Главная База знаний "Allbest" Физика и энергетика Разработка системы автономного энергоснабжения и управления энергоресурсами спортивного комплекса

Разработка системы автономного энергоснабжения и управления энергоресурсами спортивного комплекса

Автономное энергоснабжение жилых, общественных и промышленных объектов. Использование теплоэлектроцентралей малой мощности в системах автономного энергоснабжения. Энергоэффективность в зданиях: мировой опыт. Энергетическое обследование спорткомплекса.

Рубрика Физика и энергетика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 23.03.2017
Размер файла 2,5 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

134

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Пояснительная записка 128 с.,27 рисунков, 31 таблица, 42 источника, 3 приложения.

Графическая часть: 12 листов формата А1.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ, ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ, АВТОНОМНОЕ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ, АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ, АВТОМАТИЗАЦИЯ ВЕНТИЛЯЦИИ, ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ

Объектом исследования является здание спортивно-оздоровительного комплекса СГАУ.

Целью работы является проведение энергетическое обследование предприятия, разработка мероприятий по энергосбережению и создание проекта автономного энергоснабжения.

В процессе работы использована методика проведения энергетического обследования и проведён расчёт сроков окупаемости внедрения энергосберегающих мероприятий.

В результате дипломного проекта проведено энергетическое обследование объекта, определена потребность в тепловой и электрической энергии. Подобрано оборудования для обеспечения автономного энергоснабжения объекта. Представлены два проекта автономного энергоснабжения объекта, на основе технико-экономического анализа которых выбран наиболее оптимальный.

Содержание

  • Реферат
  • Введение
  • 1. Автономные системы энергоснабжения
  • 1.1 Автономное энергоснабжение жилых, общественных и промышленных объектов
  • 1.2 Проектирование систем автономного энергоснабжения
  • 1.3 Использование теплоэлектроцентралей малой мощности в системах автономного энергоснабжения
  • 1.3.1 ТЭЦ на основе газопоршневых установок
  • 1.3.2 Автономные установки на основе дизельных генераторов
  • 1.3.3 Возобновляемые источники энергии в системах автономного энергоснабжения
  • 2. Энергоэффективность в зданиях. Мировой опыт
  • 2.1 Энергосбережение в жилищном секторе Европейского Союза
  • 2.2 Энергосбережение в зданиях Канады
  • 2.3 Энергосбережение в зданиях США
  • 2.4 Проблемы и потенциал энергосбережения в жилищном секторе России
  • 2.5 Цели и задачи проведения энергетического обследования. Нормативно-правовое обеспечение энергоаудита
  • 3. Энергетическое обследование спорткомплекса СГАУ
  • 3.1 Общая характеристика объекта
  • 3.2 Потребление энергоресурсов спорткомплексом
  • 4. Система электроснабжения
  • 5. Система освещения
  • 5.1 Методика измерения и расчётов
  • 5.2 Расчёт годового потребления электроэнергии освещением
  • 6. Система холодного водоснабжения
  • 7. Система водоотведения
  • 8. Система теплоснабжения
  • 9. Система вентиляции
  • 9.1 Проектные данные
  • 9.2 Установленные вентиляционные установки
  • 9.2.1 Вентиляция помещения бассейна
  • 9.2.2 Вентиляция игрового зала и зала аэробики
  • 10. Энергосбережение в системеэлектроснабжения
  • 10.1 Модернизация системы вентиляции
  • 10.2 Снижение потребление электрической энергии освещением
  • 10.2.1 Модернизация установленных осветительных приборов
  • 10.2.1 Установка датчиков движения
  • 11. Энергосбережение в системе вентиляции
  • 11.1 Расчёт необходимых параметров системы вентиляции
  • 11.1.1 Расчёт системы вентиляции в спортивных залах
  • 11.1.2 Расчёт влагопоступлений в помещении бассейна
  • 11.1.3 Расчёт системы вентиляции в помещении бассейна
  • 11.2 Снижение затрат путём использования тепла вытяжного воздуха
  • 11.2.1 Расчёт рекуператорной установки бассейна
  • 11.2.2 Расчёт рекуператорной установки игрового зала
  • 11.3 Автоматизация системы вентиляции
  • 11.3.1 Определение теплового режима помещения при отключении вентиляции
  • 11.4.2 Автоматизация вентиляции помещения игрового зала
  • 12. Энергосбережение в системе отопления
  • 12.1 Снижение расхода тепловой энергии за счёт утепления ограждающих конструкций
  • 13. Подбор оборудования для автономного энергоснабжения спорткомплекса
  • 13.1 Разработка САЭ спорткомплекса на основе газопоршневой когенерационной установки и газовой котельной
  • 13.1.1 Подбор оборудования для первого проекта САЭ спорткомплекса
  • 13.2 Нетрадиционные источники энергии
  • 13.2.1 Установка ветрогенератора
  • 13.2.2 Использование солнечных панелей
  • 13.2.3 Котельные на топливных пеллетах
  • 14. Технико-экономическое обоснование внедрения энергосберегающих мероприятий
  • 14.1 Технико-экономическое обоснование модернизации системы электроснабжения
  • 14.1.1 Расчёт срока окупаемости замены светильников на современные аналоги
  • 14.1.2 Расчёт срока окупаемости автоматизации системы освещения
  • 14.1.3 Расчёт срока окупаемости при замене электродвигателей системы вентиляции
  • 14.2 Технико-экономическое обоснование модернизации системы вентиляции
  • 14.2.1 Расчёт срока окупаемости установки утилизаторов тепловой энергии вытяжного воздуха помещения бассейна
  • 14.2.2 Расчёт срока окупаемости установки утилизаторов тепловой энергии вытяжного воздуха игрового зала
  • 14.3 Технико-экономическое обоснование внедрения первого проекта автономного энергоснабжения спорткомплекса
  • 14.4 Технико-экономическое обоснование внедрения второго проекта автономного энергоснабжения спорткомплекса
  • 15. Безопасность жизнедеятельности
  • 15.1 Определение безопасности жизнедеятельности. Цели и задачи
  • 15.2 Электробезопасность в помещении бассейна
  • 15.3 Мероприятия по обеспечению электробезопасности в помещении бассейнов
  • 15.3.1 Защитное заземление
  • 15.3.2 Правила установки заземления
  • 15.3.3 Присоединение заземляющих и нулевых защитных проводников
  • 15.4 Поражающее действие тока на организм человека
  • 15.4.1 Оказание первой помощи пострадавшему от электрического тока
  • Заключение
  • Список использованных источников
  • Приложение А. Температурный график сетевой воды
  • Приложение Б - Тепловизионная съёмка спорткомплекса
  • Приложение В - Схемы первого и второго проекта автономного энергоснабжения

Введение

Энергоемкость экономики России в среднем в 2,5 раза превышает среднемировой показатель. Потенциал энергосбережения в России по разным оценкам составляет от 35 до 45% от ежегодного энергопотребления или около 300-400 млн. т. у. т. в реальном выражении [1 - с. 7, 2]. По оценке, до 2015 года темпы снижения энергоемкости при отсутствии скоординированной государственной политики по энергоэффективности могут резко замедлиться. Высокие удельные затраты на энергию в производстве и жилищном секторе негативно сказываются на конкурентоспособности экономики России. Нехватка энергии в следствие её нерационального использования может стать существенным фактором сдерживания экономического роста страны.

Систематическая работа в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности в различных секторах и сферах экономики России началась после принятия федерального закона РФ от 23.11.2009 № 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации". На государственном уровне был принят ряд федеральных программ и законопроектов, направленных на повышение энергоэффективности российской экономики, ключевой задачей которых является снижение энергоёмкости ВВП на 40% к 2020 году.

За последние годы энергоёмкость российской экономики действительно снижалась, однако больший вклад в это внесла структурная перестройка экономики (доли секторов с низкой энергоемкостью - сферы услуг и отраслей, производящих потребительские товары). При этом на технический прогресс, связанный с заменой устаревшего оборудования, внедрением новых технологий, пришлось менее 10% от суммарного снижения. Тем не менее, дальнейшее снижение возможно будет лишь за счёт интенсивного стимулирования энергосбережения [4].

К сожалению, большинство документов и мероприятий по энергоэффективности носило лишь декларативный характер. К проблемам развития этой отрасли следует отнести:

- недостаточность нормативно-правовой базы;

- отсутствие чётких программ развития, показателей и стандартов энергоэффективности;

- отсутствие единой методики проведения энергоаудитов, низкое качество его проведения большинством организаций;

- незаинтересованность в энергосбережении как производителей, так и потребителей энергоресурсов;

- отсутствие квалифицированных специалистов среди инженерного и административного персоналов.

Для достижения заявленных показателей энергоэффективности в инженерных сетях здания зачастую является необходимым проведение энергетического обследования и разработка энергосберегающих мероприятий.

энергоснабжение автономное спорткомплекс

1. Автономные системы энергоснабжения

1.1 Автономное энергоснабжение жилых, общественных и промышленных объектов

Автономное энергоснабжение - это процесс бесперебойного обеспечения объекта необходимой энергией из источников, независимых от существующих централизованных сетей распределения энергии.

Изначально развитие систем автономного энергоснабжения было развито с необходимостью снабжать энергией объекты, которые располагались вдали от электро- и теплосетей. Такими объектами могли быть и промышленные предприятия с большим энергопотреблением (нефтяные вышки, строящиеся объекты). Однако в последнее время автономные системы получили распространение благодаря и двум другим факторам.

Во-первых, преобразование энергии и её транспортировка до конечного потребителя больше всего влияет на удорожание энергии. Поэтому для собственников жилья и предприятий стоимость тепла и электроэнергии от собственных источников зачастую оказывается более низкой, чем при покупке у традиционных поставщиков. Во-вторых, подключение к сетям зачастую может стоить в разы больше, чем годовое потребление объекта, что обуславливается включением в оплату за подключение стоимости строительства питающих линий и подстанций. В российских условиях на стремление предприятий обзавестись собственными источниками энергии влияет также ненадежность централизованных энергетических сооружений и непрекращающийся и планомерный рост тарифных ставок энергоснабжающих организаций [42].

Система автономного энергоснабжения (САЭ) - это совокупность устройств, обеспечивающих производство, преобразование и распределение энергии, работа которых не зависит от внешних сетей распределения энергии. Системы автономного энергоснабжения могут быть основными или аварийными, покрывающими потребность в энергии объекта полностью или частично, а также полностью (только на основе возобновляемых источников энергии) или частично независимыми от внешних источников энергии.

Рисунок 1.1 - Принципиальная схема вспомогательной САЭ

Автономные системы основного энергоснабжения объекта - это САЭ, полностью (или в большей степени) обеспечивающие потребность объекта в энергоресурсах.

Автономные системы вспомогательного энергоснабжения объекта - это САЭ, обеспечивающие только часть потребности объекта в энергии или снабжающие энергией лишь отдельные системы или установки объекта.

Аварийные (резервные) системы энергоснабжения объекта - это САЭ, обеспечивающие энергоснабжения основных (жизненно важных) систем объекта при полном или частичном отключении энергоснабжения объекта от централизованных сетей на минимальный период времени, необходимый для восстановления нормального энергообеспечения объекта.

1.2 Проектирование систем автономного энергоснабжения

Первоочередным этапом в проектировании САЭ является определение потребления объектом энергии. При этом следует определить тип необходимой системы (основная или резервная), а также разделить потребную мощность по видам и системам энергоснабжения (электроснабжение, отопление, холодная вода, пар и т.д.). После определения пиковой и среднечасовой потребной мощности следует приступать к выбору конкретных типов установок и решений, исходя из технико-экономического обоснования. В жилых коттеджах и зданиях, как правило, для электроснабжения используется электрогенератор на дизельном или газовом топливе. Для теплоснабжения используется теплота утилизируемых газов электрогенераторных установок или отдельная котельная. На промышленных предприятиях и в крупных административных зданиях (которые отличаются гораздо большим энергопотреблением) широко применяется три вида оборудования для производства энергии: газотурбинные установки, энергоблоки на базе двигателей внутреннего сгорания, а также сочетание паровых котлов и турбин.

В большинстве случаев выгодным с точки зрения использования энергии является применение при проектировании САЭ когенерации - одновременной выработки тепловой и электрической энергии (как правило, за счёт утилизации теплоты уходящих газов или пара).

Также при проектировании САЭ рассчитывается возможный экономический эффект при переходе на автономную систему энергоснабжения. Для этого сравниваются различные варианты покрытия потребности предприятия в тепловой и электрической энергии. В каждом случае учитываются затраты на энергоносители и материалы (электричество, газ, тепло, моторное масло и т.д.), на проектирование, приобретение, монтаж, наладку оборудования, прокладку инженерных коммуникаций, эксплуатационные издержки.

Для всех вариантов определяется конечная себестоимость тепла и электричества, производится расчет годовой экономии и срока окупаемости капитальных вложений. Рассматриваются также вопросы надежности энергоснабжения. Особого внимания заслуживает тема общего ресурса оборудования и интервала между капремонтами [41].

1.3 Использование теплоэлектроцентралей малой мощности в системах автономного энергоснабжения

Мини-ТЭЦ - электростанция с комбинированным производством электроэнергии и тепла, расположенная в непосредственной близости от конечного потребителя.

В качестве источника энергии в мини-ТЭЦ, как сказано выше, используются газопоршневые установки (далее - ГПУ) с дизельными или газовыми двигателями внутреннего сгорания (далее - ДВС) и газотурбинные установки (далее - ГТУ). Сравнение цикла газотурбинных и газопоршневых двигателей представлено на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Рабочий цикл газотурбинных и поршневых двигателей

Мини-ТЭЦ могут применяться в качестве основного или резервного источника электроэнергии для коммунального хозяйства и очистных сооружений, организаций промышленности и сельского хозяйства, в административных и медицинских учреждениях, жилых комплексах, как в автономном режиме, так и совместно с централизованными системами электроснабжения и тепла.

Достоинствами мини-ТЭЦ являются:

- низкая стоимость вырабатываемой электроэнергии и тепла;

- КПД мини-ТЭЦ достигает 88-92%, что вдвое больше того же показателя традиционных ТЭЦ на паровых турбоагрегатах;

- многотопливность (возможность использования в качестве топлива отходов, попутных газов при нефтедобыче, отходов древесины при проведении санитарных вырубок);

- гибкость в конструкции, исполнении и использовании, широкий выбор технологических схем для получения электроэнергии, тепла в виде пара/горячей воды или холода (вода с температурой 6-12°С) для систем кондиционирования;

- возможность максимально приблизить производство энергии к потребителям, а следовательно, сократить протяженность сетей, снизить затраты на их строительство и содержание;

- быстрая окупаемость;

- низкий расход топлива, большой моторесурс и долговечность;

- экологическая безопасность.

Капитальные затраты при применении мини-ТЭЦ могут компенсироваться за счет низкой себестоимости энергии в целом и отсутствием затрат на подключение к централизованным сетям. Более того, при подключении новых мощностей отпадает необходимость в строительстве ЛЭП, ТП, протяженной кабельной сети. По имеющимся оценкам, передача газа по газопроводам в 10-12 раз экономичнее передачи электрической энергии по высоковольтным линиям электропередачи.

Затраты на тепло - и электроснабжение, по различным оценкам, могут снизиться в 3,5-4 раза, а срок окупаемости при этом составит от 3 до 5 лет. Современные технологии позволяют использовать в качестве топлива для силовых установок мини-ТЭЦ попутные газы нефтедобычи, нефтепереработки, отходы санитарной вырубки леса, органический мусор.

1.3.1 ТЭЦ на основе газопоршневых установок

Наибольшей эффективностью, надежностью и универсальностью отличаются установки на основе газопоршневых двигателей внутреннего сгорания [41]. Диапазон применяемых единичных мощностей от 20 кВт до 3 МВт, тип и количество устанавливаемых агрегатов обеспечивают оптимальную конфигурацию для получения необходимой мощности мини-ТЭЦ в зависимости от режимов ее использования. Ряд независимо работающих установок в сочетании с высоким КПД в условиях неполной нагрузки обеспечивают надежность и гибкость энергоснабжения, позволяя наилучшим образом удовлетворять быстро меняющиеся потребности. Время запуска подобных систем из холодного состояния невелико по сравнению с аналогичной характеристикой парогазовых или паровых электростанций на угольном, нефтяном или газовом топливе. Запущенная система на основе ДВС способна оперативно реагировать на изменения нагрузки, при необходимости обеспечивая быструю стабилизацию параметров сети.

Рисунок 1.3 - Газопоршневая когенерационная установка компании MWMGmbH

Тепловая энергия может поставляться конечному потребителю, в зависимости от его потребностей, в форме пара (вплоть до перегретого пара с давлением до 20 бар), горячей воды или горячего масла. Тепло может также использоваться в абсорбционном процессе охлаждения для производства охлажденной воды.

Возможно также использование абсорбционных тепловых насосов для повышения температуры охлаждающей воды низкотемпературного контура до более высокого уровня, позволяющего использовать эту воду в системах централизованного теплоснабжения с высокой температурой возврата. Для компенсации краткосрочных рассогласований между графиком потребностей в электроэнергии и тепле/холоде могут использоваться аккумуляторы горячей и холодной воды.

Типичный КПД (по отношению к энергии топлива) при использовании двигателей внутреннего сгорания для производства электроэнергии находится в диапазоне 40-48%; в схемах когенерации с эффективной утилизацией тепла КПД может достигать 75-85%. В схемах тригенерации необходимая гибкость может быть достигнута за счет поддержания запасов горячей и охлажденной воды, а также резервных (пиковых) мощностей - компрессорных холодильных установок и работающих за счет непосредственного сжигания топлива резервных водогрейных котлов.

1.3.2 Автономные установки на основе дизельных генераторов

В качестве первичного двигателя в дизель генераторах используются двигатели внутреннего сгорания с воспламенением топлива от сжатия воздуха - дизели. Энергия, выделившаяся при сгорании топлива, в дизеле производит механическую работу и теплоту. Механическая работа на валу двигателя используется для выработки электроэнергии генератором электрического тока.

Газодизель (двутопливный двигатель) работает при воспламенении газовоздушной смеси от самовоспламенения запальной дозы жидкого топлива (5-12% от цикловой порции при работе на жидком топливе). Газ - попутный нефтяной, шахтный, природный без предварительной очистки.

Области использования дизель-генераторов: в качестве резервного, вспомогательного или основного источника электроэнергии на предприятиях, в строительстве, аэропортах, гостиницах; узлах связи, системах жизнеобеспечения и т.п. в автономном режиме или совместно с централизованными системами электроснабжения. КПД таких установок достигает 40-45% без утилизации теплоты и 70-80% с утилизацией. Единичные мощности дизелей составляют величину от 0,1 до 5 МВт.

Дизельные моторы, которые традиционно применяются в районах, где отсутствует централизованное энергоснабжение, могут оснащаться теплообменным оборудованием. В этом случае они представляют собой мини-ТЭЦ. При этом находит применение бросовое тепло выхлопных газов (их температура обычно составляет 450500°С), а в моделях с глубокой утилизацией также тепло систем охлаждения и смазки двигателя, как показано на рисунке 1.4.

Кроме дизелей в качестве базы для мини-ТЭЦ используют газовые и газодизельные двигатели внутреннего сгорания. В так называемом газовом режиме газодизели обычно действуют на смеси газа и небольшого количества (от 1 до 10%) дизельного топлива.

С точки зрения капитальных затрат наиболее дешевыми являются дизельные мини-ТЭЦ. Однако из-за дороговизны солярки, большего расхода масла и высоких эксплуатационных затрат себестоимость вырабатываемой ими электроэнергии оказывается в несколько раз выше, чем у газовых установок (обладающих к тому же большим ресурсом до капремонта). Таким образом, дизельные когенераторы лучше использовать в негазифицированных районах. Энергия, получаемая от газодизельных мини-ТЭЦ, также дороже той, что вырабатывают установки на чистом газе.

Рисунок 1.4 - Когенерационная установка на основе двигателя внутреннего сгорания [41]

1.3.3 Возобновляемые источники энергии в системах автономного энергоснабжения

Альтернативные источники энергетики (ветрогенераторы, солнечные панели, геотермальные установки и т.д.) представляют значительный интерес в системах автономного энергоснабжения. Использование таких установок не требуется поставок и хранения углеродного топлива, а также является экологически чистым.

Использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) особенно актуально в северных и других труднодоступных и удаленных районах, не подключенных к общим сетям, где проживают около 10 млн. чел. Огромные расстояния и значительные транспортные расходы приводят к тому, что в некоторых из них (Камчатка, Курилы, Республика Тыва, Республика Алтай и др.) стоимость привозного топлива и выработанной на его основе электроэнергии становится настолько высокой, что делает технологии нетрадиционных ВИЭ коммерчески привлекательными [42].

Децентрализованное снабжение электроэнергией и теплом сельских районов, в том числе отдаленных изолированных поселений, семейных ферм, индивидуальных загородных домов также является перспективной сферой использования нетрадиционных ВИЭ. Зачастую их применение является единственным способом энергоснабжения. В число потенциальных потребителей нетрадиционных ВИЭ могут также войти предприятия лесной и рыбной промышленности, метеорологические, коммуникационные, археологические и геологические станции, радары, маяки, морские нефтяные и газовые платформы [42].

Снабжение объекта электроэнергией на основе ВИЭ обычно происходит при помощи ветрогенераторных установок или фотоэлектрических элементов (солнечных панелей). Производство тепловой энергии для небольших объектов осуществляется, как правило, гелиотермальными установками или при помощи тепловых насосов (которые в свою очередь питаются электроэнергий от других ВИЭ).

Организация энергоснабжения крупных промышленных объекты на основе ВИЭ зачастую является нерентабельной по причине больших капитальных затрат и долгого срока окупаемости установок. Определённый интерес представляют геотермальные станции и заводы по производству энергии из биотоплива, которые способны вырабатывать значительные объёмы электрической и тепловой энергии.

Геотермальные станции используют температурный градиент земли для производства пара и горячей воды. Произведённый пар кроме прямого использования подаётся на турбину электрогенератора, т.е. реализуется схема когенерации. Горячая вода используется в системах горячего водоснабжения. Мощность геотермальных заводов находится в среднем в диапазоне от 1 до 100 МВт. Однако использование этой энергии значительно ограничивается привязкой геотермальных станций к конкретным геологическим условиям (вулканические установки, гейзеры).

Рисунок 1.5 - Теплоснабжение частного дома на базе гелиотермальной установки

Использование биотоплива заключается в применении метанового брожения биомассы для производства биогаза и теплоты. В промышленных установках используется биотопливо различного происхождения (навоз, пищевые отходы, растительная биомасса), которое при помощи специальных бактерий анаэробно сбраживается в специальных хранилищах - метантенках. Выделяющийся при этом газ подаётся как правило в когенерационную установку, где он сжигается по классическим схемам, применяемым в энергетике. В среднем мощность биогазовых станций лежит в пределах от 5 до 500 кВт, хотя в мире существует несколько крупных производств мощностью в 1-2 МВт. Тем не менее, такие заводы можно лишь условно отнести к автономным, так как для их работы требуется поставка биотоплива извне.

2. Энергоэффективность в зданиях. Мировой опыт

2.1 Энергосбережение в жилищном секторе Европейского Союза

В Европейском Союзе потребление энергии зданиями составляет около 40% от всей выработанной энергии. Снижение энергопотребления в строительном комплексе - одна из основных задач на повестке дня для Европейского Союза. Эта задача тесно связана не только с конкурентоспособностью экономики, но и с воздействием человека на окружающую среду и изменением климата. В конце 2006 года Евросоюз взял на себя обязательства по снижению энергопотребления на 20?% к 2020 году. При этом две трети энергии, потребляемой зданием, необходимо для работы систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Высокий потенциал энергосбережения в зданиях давно признан правительствами большинства стран ЕС. По расчетам Еврокомиссии, объем потребления энергии зданиями и сооружениями может быть сокращен на 30?% при использовании экономически эффективных мер. Первые регулирующие документы стали разрабатываться ещё в 1980-х и 90-х годах, однако именно в последнее время для снижения потребления энергии зданиями были приняты соответствующие меры в сфере строительства и рынка недвижимости и выпущен целый ряд законодательных актов [2]:

1) Директива по энергопотреблению зданий (Energy Performance of Buildings Directive, 2002).

Директива устанавливает требования к энергетической эффективности зданий. Основная цель документа - обеспечить создание на национальном уровне базы для улучшения энергетической эффективности жилых и общественных зданий через установление необходимых к соблюдению количественных показателей энергопотребления и энергоэффективности:

- для вновь возводимых зданий;

- для существующих зданий;

- для инженерных систем зданий;

- для строительных материалов и конструкций.

Директива предписывает необходимость получения энергетического паспорта здания (energy performance certificates). В случае общественных зданий информация об энергетическом паспорте должна быть общедоступна.

2) Директива по экологическим требованиям к энергопотребляющей продукции (Directive on Ecodesign of Energy Using Products, 2005).

Первая редакция директивы относилась только к продукции и товарам, непосредственно потребляющим энергию. Новый документ под названием Директива по экологическим требованиям к продукции, влияющей на потребление энергии (Ecodesign Requirements for Energy-Related Products Directive) включил в себя требования ко всей продукции, которая потребляет энергию или оказывает влияние на потребление энергии.

3) Директива по маркировке продукции классом энергетической эффективности (Energy Labelling Directive, 2010).

Директива включает требования к продукции, влияющей на энергопотребление зданий, включая элементы системы отопления, приводы, насосы, вентиляторы, лампы освещения и прочее оборудование инженерных систем.

4) Директивапоувеличениюдолииспользованиявозобновляемыхисточниковэнергии (Directive for the Promotion of the Use of Energy from Renewable Sources, 2009).

Увеличение доли энергии, получаемой из возобновляемых источников (ВИЭ), является важнейшей частью энергетической политики ЕС. ?Европейский союз поставил перед собой цель получать 20?% первичной энергии из возобновляемых источников к 2020 году. Данная директива содержит соответствующие требования к странам - членам ЕС.

5) Директива по энергетической эффективности (Energy Efficiency Directive, 2012).

Директива имеет более общий характер, но вводит несколько административных процедур, влияющих на энергопотребление зданий для стран - членов ЕС. ?Документ предписывает проведение аудита энергопотребления и реконструкцию существующих зданий. Отдельно рассматривается вопрос, касающийся увеличения эффективности систем комбинированного производства электрической и тепловой энергии.

Рисунок 2.1 - Национальные сертификаты здания, определяемые по годовому удельному потреблению домом энергии на отопление (кВт·ч/м2).

а - Energieausweis, Германия; б - сертификат BER, Ирландия

В дополнение к законодательным и административным действиям ЕС предлагает и программы для финансирования проектов в области повышения энергоэффективности. Кроме того, во многих странах-членах ЕС существуют национальные стандарты по строительству и энергосбережению (DIN 18599: Оценка энергоэффективности здания - Германия, Сертификат энергетической характеристики здания - Англия и т.д.). Согласно директиве ЕС, с 2020 года все возводимые здания должны проектироваться согласно принципам пассивного дома (то есть согласно максимальным требованиям энергоэффективности). По английской ("BREEAM") и немецкой ("DGNB") методикам экологической и энергетической оценки ежедневно сертифицируются тысячи зданий.

Таким образом, в Европе энергоэффективное или "зелёное" строительство давно стало стандартом, требования которого в будущембудут только повышаться. В развитии энергосбережения европейские государства участвуют не только нормативными актами и регулированием, но зачастую субсидиями и особыми условиями для экологичных проектов в энергетике и строительстве.

2.2 Энергосбережение в зданиях Канады

Вследствие схожести с российскими климатическими и территориальными условиями, большой интерес представляет организация энергосбережения в жилищном секторе Канады. Однако стоит отметить и существенные различия - например, централизованное теплоснабжение в Канаде развито очень слабо (в основном только в крупных городах и для промышленных потребителей), большинство зданий отапливается индивидуальными котлами на природном газе. Коммерческие и жилые здания (не считая промышленности) потребляют здесь около трети всей энергии [13]. При этом 63% и 17% от этой энергии было потрачено на отопление и горячее водоснабжение соответственно.

Энергетическую политику в Канаде определяет Государственное Агентство природных ресурсов Канады (Natural Resources Canada, NRCan), но и региональные муниципалитеты играют немалую роль. С 1990-х годов в Канаде началось внедрение программ по повышению энергоэффективности экономики.

В 1997 г. Канадская комиссия по зданиям совместно с Национальным исследовательским советом Канады после консультаций с регионами и заинтересованными сторонами подготовили и опубликовали национальные энергетические стандарты для зданий - The Model National Energy Code of Canada for Buildings 1997 (MNECB) [14]. В них содержатся требования по энергоэффективности для новых зданий с учётом принципа минимума суммарных затрат (cost-effective minimum). Под их действие не попадают только частные дома высотой менее 4 этажей и пристройки площадью менее 10 м2. Наиболее жёсткие требования в MNECB установлены для всех новых зданий на территории Канады с целью к 2011 г. повысить энергоэффективность возводимых зданий на 25 % по сравнению с текущими нормами.

Стоит отметить, что правительство Канады играет огромную роль в развитии энергоэффективного строительства не только составлением программ и документов, но и активным субсидированием в "зелёные" проекты. За последнее время в Канаде было запущено несколько программ по развитию энергосбережении в зданиях:

- программы эко-энергетической модернизации: ecoENERGY Retrofit и eco ENERGY for buiding sandhouses на 520 и 60 млн. канадских долларов соответственно (2007).

- Программа ENERGY STAR® for New Homes и EnerGuide for Equipment используются для энергетической маркировки инженерного оборудования

- Четырёхлетняя программа эко-энергия для теплоснабжения (ecoENERGY for Renewable Heat programme).

- и др.

В рамках этих программ оказывается финансовая и консультационная поддержка частным лицам и организациям в строительстве энергоэффективных зданий, а также к примеру бесплатное проведение энергоаудита. Несмотря на значительные первоначальные затраты, такая политика хорошо окупается: абсолютное энергопотребление в жилищном секторе Канады с 1990 по 2004 год упало на 33% за при четырехкратном увеличении домов. В реальном выражении экономия составила 4 млрд долларов [15].

2.3 Энергосбережение в зданиях США

В США жилые и коммерческие здания также являются крупнейшим сектором энергетики, потребляя 40% от произведённой в стране энергии. Крупнейшая экономика мира, США обладает большей энергоёмкостью по сравнению с Европой. Несмотря на это, здесь тоже распространены стандарты по энергоэффективности. Правительство к 2030 г. планирует снизить энергопотребление вновь строящихся зданий вдвое [11].

Именно в США в 1998 году разработан один из наиболее распространённых сегодня в мире стандартов сертификации - LEED. "LEED" по 100-бальной шкале оценивает экологическое состояние земельного участка, экономное использование воды и электроэнергии, влияние здания на загрязнение атмосферы, качество строительных материалов и использование при строительстве и отделке здания материалов из вторсырья, качество внутреннего микроклимата и т.д. Кроме того в США существует еще три конкурирующих стандарта по "зеленым зданиям": "Green Globes", "Model Green Homebuilding Guidelines" и "Standard 189P".

В США не существует федеральных стандартов по строительству, общих для всех штатов. Однако федеральное правительство способствует развитию этих стандартов в каждом штате, помогая муниципалитетам разрабатывать и применять строительные нормы, требования и особенности которых зависят от экономической и климатической ситуации в штате [13]. Многие штаты также способствуют (рекомендациями или субсидиями) возведению домов, отвечающих самым новым требованиям (как правило, после одобрения одобренных экспертами Совета по экологическому строительству). В некоторых штатах обязательные строительные нормы обновляются каждый год.

2.4 Проблемы и потенциал энергосбережения в жилищном секторе России

Россия занимает третье место в мире по масштабам энергопотребления и при этом тратит больше энергии на единицу ВВП, чем любая из стран, входящих в десятку крупнейших потребителей энергии. Большую долю в энергетике занимает жилищный сектор России, потребляющий до 20% электрической и до 45% произведённой тепловой энергии. Россия - самая крупная страна в мире по объему произведенного тепла для отопления помещений [5]. Потребление тепла в г. Москве превышает её суммарное потребление в Нидерландах и Швеции вместе взятых [12].

В то же время состояние жилого фонда и распределительных сетей характеризуется значительным износом. По данным на 2010 г. не менее 40% зданий в России требуют ремонта либо модернизации, а около 10% имеют высокую или критическую степень износа [9]. Износ тепловых сетей по стране составляет 70-75% при критическом уровне износа (сопровождающемся каждодневными авариями) в 85% [5]. Доля потерь в тепловых сетях увеличивалась и составила в 2006 году величину в 17-20% [12].

В качестве критерия, характеризующего энергетическую эффективность зданий, большинство стран используют удельные годовые затраты первичной энергии, выражаемые в кВт·ч/м2. Этот показатель зачастую определяется нормативными документами и регламентируется при строительстве зданий. Не стоит путать его с аналогичным показателем для затрат только на отопление здания (значения этого коэффициента, естественно, ниже). Сравнительный анализ приведён в таблице 1. Данные отражают фактические или по возможности нормативные значения удельного годового потребления энергии для жилых домов, которые были взяты из источников [16,17,18, 19, 20,21,22]. По этому показателю Россия отстаёт от большинства стран. Россия представлена данными для города Москвы, в большинстве схожих по климату регионов ситуация, как правило, несколько хуже.

Очевидно, что большое влияние на этот показатель (особенно на затраты на отопление) оказывают климатические условия. В России показатель градусо-суток, который является своеобразным показателем суровости климата, для европейской части России составляет около 5000, в то время как в Германии - около 3500. Однако, даже при пересчёте затрат на отопление по таблице в СНиП 31-02-2001 "Дома жилые одноквартирные" на немецкий климат, энергопотребление в России оказывается на 15% выше. Небольшие отличия от климатов Канады и Финляндии также не обуславливают полностью более низкие требования к энергопотреблению в домах, причины для этого - технические и административные. В докладе [1] также подтверждается этот тезис - совокупность всех факторов (климат, структура промышленности и т.д.) обуславливает только 80% превышение показателя энергоёмкости по сравнению со схожими странами.

Рисунок 2.2 - удельное годовое потребление энергии на все нужды домохозяйства в различных странах (кВт·ч/м2)

В докладе [1] указывается, что наибольший потенциал повышения эффективности конечного потребления энергии в России существует именно в жилых, коммерческих и общественных зданиях, где инвестиции в энергосбережение могли бы принести ежегодную экономию до 68,6 млн т. н.э. В источнике [23] потенциальная экономия в коммунально-бытовом секторе экономике оценивается в 95-110 млн. т. у. т. В статье [12] указывается, что только в системах теплоснабжения технический потенциал экономии составляет 58% (или 840 млн. Гкал) от производимого объёма тепла. Основная часть при этом заключается в повышении эффективности использования тепловой энергии в зданиях (460 млн. Гкал). Несмотря на это, удельное энергопотребление зданиями в России сокращается, однако темпы этого сокращения не отвечают требованиям по модернизации экономики.

Суммируя всё вышесказанное, можно выделить следующие причины низкой энергоэффективности в жилищном секторе России [1,24]:

- недоработанность или полное отсутствие законодательных актов, федеральных и муниципальных программ в сфере строительства и жилищно-коммунального хозяйства;

- высокий уровень износа зданий, инженерных и распределительных сетей, недостаточные темпы их ремонта и реконструкции;

- отсутствие стимулов как у строителей и девелоперов зданий (за высокое энергопотребление будет платить покупатель или арендатор), так и у потребителей (относительно низкие тарифы ЖКХ);

- отсутствие развитой системы стандартов и строительных норм и правил, определяющих энергоэффективность здания;

- низкий эффект от энергосервиса (по причине его неразвитости и отсутствия регулирующих документов) и энергоаудита (по причине егозачастую формального и низкокачественногохарактерапроведения);

Для повышения энергоэффективности в жилищном секторе, необходимо:

- разработать и ввести обязательные для исполнения требования и стандарты энергосбережения в строящихся и реконструируемых зданиях;

- продолжить совершенствование нормативно-правовой базы энергосбережения, разработать типовые контракты, порядок проведения энергосервиса и т.д.;

- предоставлять льготы, особые кредитные условия и кредиты для строителей зданий высокого класса энергоэффективности.

Стимулировать проведение энергосберегающих мероприятий как у строительных организаций, так и у потребителей (как бюджетных, так и частных);

- увеличить темпы ремонта зданий, теплотрасс и прочих инженерных и распределительных сетей с привлечением российской промышленности (заказ на магистральные трубопроводы, например);

- распространять информацию и проводить обучение населения (особенно руководяще-административный персонал) в сфере энергосбережения и экологии.

2.5 Цели и задачи проведения энергетического обследования. Нормативно-правовое обеспечение энергоаудита

Важнейшими этапами снижения энергоёмкости экономики и повышения энергоэффективности при эксплуатации здания являются механизмы энергоаудита, энергосервиса и энергоменеджмента.

Первым этапом процесса создания энергоэффективной системы является проведение комплексного энергетического обследования объекта (энергоаудита) и разработка на его основе экономически целесообразных мероприятий по экономии энергии.

Согласно федеральному закону №261 от 23 ноября 2009 г. "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности", энергетическое обследование - это 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 энергетическом паспорте.

Основными целями энергетического обследования являются [6]:

- получение объективных данных об объеме используемых энергетических ресурсов;

- определение показателей энергетической эффективности;

- определение потенциала энергосбережения и повышения энергетической эффективности;

- разработка перечня типовых, общедоступных мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности и проведение их стоимостной оценки;

- составление энергетического паспорта.

Федеральный закон №261 обязывал провести энергоаудит до 31 декабря 2012 года все бюджетные организации, а также коммерческие организации, затраты которых на энергоресурсы превышают 10 миллионов рублей в год. После этого проведение энергоаудита должно проводиться минимум один раз в 5 лет. Однако по состоянию на 1 ноября 2012 года только около четверти организаций, попадающих под требование закона, провели энергоаудит и получили необходимую документацию. Начиная с 2013 года, Ростехнадзор вправе наложить на эти организации штраф.

Иерархия организаций и участников, участвующих в процессе проведения энергоаудита в России, представлена на рисунке 2.1.

Стоит отметить, что ответственность за объём и качество проведения энергоаудита предусмотрена только на верхнем (государство) и нижнем (заказчики) уровнях. На нижнем уровне у государственных заказчиков или у организаций, которые должны были пройти обязательный энергоаудит, предусмотрена административная ответственность за непрохождение энергетического обследования в установленный срок: налагается штраф (до 15 тыс. руб. на должностное лицо и до 250 тыс. руб. на юридическое лицо) за несоблюдение сроков. На верхнем уровне Министерство энергетики несет ответственность за информацию, которую получило в копиях энергетических паспортов и разместило в государственной информационной системе энергосбережения (ГИС "Энергоэффективность") для общественного использования, поскольку ГИС "Энергоэффективность" предназначена для принятия дальнейших управленческих решений по активизации процесса энергосбережения в федеральных округах, субъектах РФ и т.д.

Ответственности для двух оставшихся участников - саморегулируемых организаций и энергоаудиторов - за качество проведенной работы, к сожалению, не предусмотрено. Это является основным недостатком существующей системы. Стоит также отметить, что на данный момент (2013 год) разработку порядка проведения и методики энергоаудита обязана сама саморегулирующаяся организация (СРО) - нет никаких федеральных требований по её критериям. Зачастую это приводит лишь к формальному составлению таких методик, что негативно отражается на качестве проведения энергоаудита.

Рисунок 2.3 - Схема взаимодействия участников существующей системы проведения обязательного энергетического обследования [25]

На сегодняшний момент в Государственной Думе был принят в первом чтении законопроект № 104515-6 (с документом можно ознакомиться на сайте Государственной Думы РФ), внесенный на рассмотрение комитетом Государственной Думы по энергетике. В разработке документа принимали участие специалисты Минэнерго России и ФГБУ РЭО. Следует отметить некоторые основные положения будущего документа, направленные на исправление существующей системы энергоаудита [25]:

1) Введение для физических лиц понятия "энергоаудитор", что подразумевает личную ответственность за качество работы по сбору исходных данных и достоверность расчетов, отраженных в энергетическом паспорте.

2) Введение системы аттестации энергоаудиторов, способствующей выполнению первого пункта.

3) Формирование федеральных требований к проведению энергетического обследования и его результатам, что приведёт к повышению качества и эффективности проведения энергоаудита.

4) И энергоаудитор, и СРО будут нести ответственность за технический отчёт и энергопаспорт, составленный энергоаудитором и принятый СРО. Энергоаудитор теперь в обязательном порядке должен будет составить технический отчет с исходной документацией, где будут подтверждены все данные, занесенные им в энергетический паспорт. Данный технический отчет обязательно будет передаваться в СРО для проведения проверки качества выполненных работ.

5) Введение упрощенной системы декларирования энергозатрат для учреждений с незначительным энергопотреблением (до 500 тыс. руб. в год). Это исключит проведение энергоаудита в таких объектах как школы и детские садики, где стоимость энергетического обследования зачастую превышает годовые затраты организации на энергоресурсы.

6) Введение административной ответственности за несоблюдение федеральных требований к проведению энергетического обследования, за ненадлежащее качество энергетического паспорта.

Несмотря на возникающие проблемы, развитие институтов энергоаудита и энергосервиса попросту необходимо для дальнейшего снижение энергоёмкости экономики России и повышения энергоэффективности в зданиях. Именно энергетическое обследование является первым и важнейшим инструментом при разработке энергосберегающих мероприятий. Энергосервис в свою очередь является одним из лучших механизмов снижения издержек при распределении и использовании энергии. За рубежом энергоаудит, энергосервис и энергоменеджмент широко практикуются в той или иной форме. В большинстве западных стран разработаны и применяются стандарты по этим направлениям [26].

3. Энергетическое обследование спорткомплекса СГАУ

3.1 Общая характеристика объекта

В качестве объекта для энергетического обследования в рамках дипломной работы был выбран спортивный комплекс СГАУ. Здание спорткомплекса содержит энергоёмкие инженерные сети различного типа.

Таблица 3.1 - общая информация об исследуемом объекте.

Название объекта

Спортивный корпус СГАУ (СК СГАУ).

Юридический адрес

г. Самара, ул. Врубеля д.29

Численность сотрудников

68

Режим работы

12-часовой рабочий день

Количество зданий

1

Количество этажей

3

Средняя высота потолков, м

2,5

Общая площадь, кв. м2

3343,1

Объем, м3

20257

Теплоограждение

Силикатный кирпич

Чердачное покрытие

Железобетонные блоки

Фундамент

Железобетонные блоки

Число действующих входов

2

Прибор учёта электрической энергии.

Прибор учёта теплопотребления.

Прибор учёта холодной воды.

Нет

Нет

Рисунок 3.1 - Ситуационный план учреждения.

По проектным чертежам этажей были определены размерные параметры основных помещений спорткомплекса:

Таблица 3.2 - Площадь и объём основных помещений спорткомплекса.

Помещение

Площадь (м2)

Высота потолков (м)

Объём (м3)

Вестибюль

216

2,94

635

Бассейн

540

7,45 (до зеркала воды)

4023 (без ванны), 4898 (с ванной).

Игровой зал

756

6,5

4914

Манеж

308

3,24

998

Зал аэробики

108

3,5

378

Также проведено ознакомление со следующими проектными документами и чертежами здания:

1) Генплан с сетями водопровода и канализации.

2) Технический паспорт на внутренние санитарно-технические устройства (от 1984 г.).

3) Ведомость рабочих чертежей проекта.

4) Надстройка сауны в здании ФОЦ - сметная документация (от 1997 г.).

5) Проектное предложение по надстройке сауны.

6) Паспорт вентиляционной установки (вытяжная).

7) Договор №0428 - Проект пром-вентиляция. Сметы на ремонт систем вентиляции спорткорпуса (от 1988 г.).

8) Типовой проект 99-56/61 - спорткорпус с двумя залами и бассейном.

9) Спорткорпус - планы этажей.

10) Привязка типового проекта 99-56/61 спорткорпуса, сантехническая часть (от 1966 г.).

11) Типовой проект 99-56/61 - альбом оборудования. Архитектурно-строительная часть, водоснабжение и канализация, электротехническая часть.

12) Споркорпус КуАИ - архитектурно-строительная часть проекта, рабочие чертежи (от 1971 г.).

Дополнительная информация (например, порядок оплаты за энергоресурсы) была получена при опросе административно-технического персонала: коменданта спорткорпуса, главного энергетика, главного механика, начальника отдела бюджетирования и т.д.

3.2 Потребление энергоресурсов спорткомплексом

Таблица 3.3 - Тарифы оплаты за энергоресурсы СГАУ.

Вид энергоресурса

Тариф

Поставщик

Электроэнергия

2,90 руб. за1 кВт·ч

ОАО "Самараэнерго"

Тепловая энергия

933,00 руб. за 1 Гкал

ОАО "Волжская ТГК"

Холодное водоснабжение

24,68 руб за 1 м3

МП "Самараводоканал"

Сброс сточных вод

8,09 руб за 1 м3

МП "Самараводоканал"

Годовое потребление ресурсов СГАУ составляет 3478357 рублей в реальном выражении, что составляет примерно 4% от затрат на все виды энергии, потребляемой объектами СГАУ. Для порядка расчёта годового потребления см. главы 4,5,6,7,8,9.

Рисунок 3.2 - Годовые затраты спорткомплекса на энергоносители

4. Система электроснабжения

Спорткомплекс подключён к трансформаторной подстанции ТП-108 через силовой кабель типа АСБ 3х95, по которому передаётся ток напряжением 0,4 кВ. Кабель подключается к силовому щиту, расположенному на фасаде здания. Далее кабель заведён в силовую распределительную коробку, находящуюся в техническом подвале спорткомплекса, откуда электроэнергия распределяется по потребителям через клеммы и переключатели (см. рисунок 4.1).

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2025, ООО «Олбест» Все наилучшее для вас