Образец оформления титульного листа. Министерство образования и науки Российской Федерации

3 4 5 6 7 8 9

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Казанский государственный энергетический университет»

Кафедра экономики и организации производства

Контрольная работа

по дисциплине «Экономические проблемы энергоаудита»

на тему № «______________________________________»

Выполнена:

Студент (ФИО)___________________________________

Группа: ________________Вариант:_________________

Контактный телефон: _____________________________

Казань 20__

ПРИЛОЖЕНИЕ2

2.1. Описание мероприятия
«Установка штор из ПВХ-пленки в межрамное пространство окон»

Энергосберегающая светопрозрачная пленка предназначена для снижения потерь радиационной части тепловой энергии через окна. Толщина пленки 80 микрон. Пленку устанавливают в межрамное пространство либо с внутренней стороны окна (рис. 2.1.1). Создается эффект дополнительного стекла. По данным производителей пленка, экономит от 15 до 30% тепла, что сравнимо с применением стеклопакетов, но при гораздо меньших затратах. Экономический эффект от внедрения данного мероприятия возможен только при наличии системы регулирования и учета тепловой нагрузки.

Рис. 2.1.1. Установка пленки с использованием пластикового замка:
1 – рама; 2 – стекло; 3 – пленка; 4 – замок

Область применения

Жилой фонд, офисы, административные помещения.

Методика расчёта эффективности мероприятия

Шаг 1. В общем случае теплопотери помещения через светопрозрачные ограждения Q₁ [Вт] определяются по формуле 2.1.1:

, (2.1.1)

где F [м²] – площадь остекления; R ₁ [м²°С/Вт] – сопротивление теплопередаче светопрозрачных ограждений до установки пленки; t _в [°С] – расчетная температура внутреннего воздуха; [°С] – средняя температура наружного воздуха за отопительный период.

Термическое сопротивление окон с двойным остеклением в спаренных переплетах составляет R = 0,4 м²°С/Вт [СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»]. Установка в межрамное пространство пленки позволяет увеличить сопротивление теплопередаче оконного блока до R = 0,54 м²×°С/Вт. Тем самым достигается сокращение потерь тепловой энергии через окна на 26%.

Шаг 2. Теплопотери помещений после установки ПВХ-пленки в межрамное пространство окон рассчитываются по формуле 2.1.2:

, (2.1.2)

где R ₂ [м²×°С/Вт] – сопротивление теплопередаче светопрозрачных ограждений после установки пленки.

Шаг 3. Объем тепловой энергии, сэкономленной за отопительный период, рассчитывается по формуле 2.1.3:

, (2.1.3)

где z [ч] – длительность отопительного периода; К – коэффициент перевода кВтч в Гкал, равный 1,163∙10^–3.

Шаг 4. Годовая экономия в денежном выражении, руб.:

(4)

где T _ТЭ [руб./Гкал] – тариф на тепловую энергию.

Пример расчёта

Количество и размер окон в здании (для каждого типоразмера):

· тип окон – остекление двойное в раздельных деревянных переплетах;

· количество – 159 шт.;

· высота – 1,77 м;

· ширина – 2,389 м.

Температура воздуха в помещении °С.

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период составляет °С.

Длительность отопительного периода n = 221 час.

Тариф на тепловую энергию Т = 1212 руб.

Термическое сопротивление окон с двойным остеклением в раздельных переплетах R = 0,44 .

Расчет

Потери тепловой энергии через светопрозрачные ограждения:

Потери тепловой энергии через светопрозрачные ограждения после установки ПВХ-пленки:

Экономия тепловой энергии после реализации мероприятия:

Годовая экономия в денежном выражении (экономия за отопительный период):

При реализации мероприятия «Установка штор из ПВХ-пленки в межрамное пространство окон» за отопительный период достигается экономия в размере 60 793,92 руб.

Расходы	Цена	Количество	Стоимость, руб
Материал	8,5 руб./м²	672 м²
Монтаж ПВХ-пленки	4,25 руб./м²	672 м²
Итого:

Объем инвестиций в данное мероприятие составляет 8568 руб. Таким образом, используя формулу 3.1, находим срок окупаемости мероприятия:

года.

Срок окупаемости рекомендуется округлять до целых чисел, т.е. в данном случае срок окупаемости составляет 1 год.

Срок службы ПВХ-пленки составляет 1 год. Таким образом, мероприятие полностью окупает себя.

2.2. Описание мероприятия
«Автоматизация освещения в местах общего пользования»

Освещение в туалетных комнатах, гардеробе и подсобных помещениях управляется обычными механическими выключателями. Человеческий фактор (забывчивость персонала) – причина постоянной работы осветительных приборов в этих помещениях в течение рабочего дня, несмотря на потребность в освещении в течение кратковременного периода времени.

Предлагается оснастить осветительные приборы устройствами на базе датчиков присутствия. Это усовершенствование позволит включать освещение только в случае присутствия человека в помещении.

В настоящее время на рынке электротехнических устройств существует ряд недорогих изделий, позволяющих автоматизировать управление освещением.

Устройство предназначено для монтажа на стене или потолке для использования совместно с ранее установленными светильниками. Встроенное реле позволит постепенно снижать электрическую нагрузку на люминесцентные лампы, что позволить увеличить срок их службы.

Описание мероприятия
«Замена ламп накаливания
на компактные люминесцентные лампы»

Использование ламп накаливания для освещения помещений приводит к значительному перерасходу электрической энергии, поскольку люминесцентные или светодиодные лампы, генерирующие аналогичный по мощности световой поток, потребляют в 4–9 раз меньше электроэнергии. Соответствие мощностей ламп накаливания и компактных люминесцентных ламп приведено на рис. 2.2.1.

Срок службы люминесцентных ламп в 2–3 раза больше, чем у ламп накаливания. Поскольку устанавливаются компактные люминесцентные лампы в те же цоколи, что и лампы накаливания, переоборудование системы освещения – процесс нетрудоемкий.

Рис. 2.2.1. Соответствие мощностей ламп накаливания
и компактных люминесцентных ламп

Область применения

Освещение помещений с периодическим пребыванием людей в жилых и общественных зданиях

Методика расчёта эффективности мероприятия

Шаг 1. Расчетное потребление электроэнергии на освещение помещений с временным пребыванием людей составляет, кВтч:

, (2.2.1)

где N [шт.] – число ламп накаливания в местах с временным пребыванием людей; Р _лн [Вт] – мощность лампы накаливания; τ [ч] – время работы системы освещения; z – число рабочих дней в году.

Установка датчиков движения и присутствия позволит сократить число часов работы системы освещения до 1–2 часов. Замена ламп накаливания на компактные люминесцентные лампы позволит снизить использование электроэнергии на работу осветительных установок.

Шаг 2. Расход электроэнергии на освещение мест с временным пребыванием людей после внедрения системы автоматического регулирования и замены ламп составит, кВтч:

, (2.2.2)

где Р _клл [Вт] – мощность компактной люминесцентной лампы; τ _а [ч] – время работы системы освещения после установки датчиков движения и присутствия.

Шаг 3. Экономия электроэнергии при внедрении мероприятий будет равна, кВтч:

. (2.2.3)

Шаг 4.Годовая экономия в денежном выражении составит, тыс. руб.:

, (2.2.4)

где T _ЭЭ [руб./кВтч] – тариф на электрическую энергию.

Пример расчёта

В школе временное пребывание людей характерно для восьми помещений.

Всего в указанных помещениях установлено 20 ламп накаливания, единичной мощностью 70 Вт.

Система освещения в помещениях работает в течение всего рабочего дня, который составляет 9 часов. Тариф на электрическую энергию Т =
= 5,39 руб./кВтч.

Число рабочих дней учреждения в году – 247 дней.

Расчет

Расход электроэнергии на освещение помещений с временным пребыванием людей до замены ламп и установки датчиков движения, кВтч:

При внедрении системы автоматического управления освещением в помещениях с временным пребыванием людей время использования светильников, согласно опытным данным, уменьшится до 2,5 часа.

Замена ламп накаливания на компактные люминесцентные лампы позволит получить расход электроэнергии, кВтч:

Экономия электроэнергии при внедрении мероприятий будет равна, кВтч:

Годовая экономия в денежном выражении составит, тыс. руб.:

При реализации мероприятий «Автоматизация освещения в местах общего пользования» и «Замена ламп накаливания на компактные люминесцентные лампы» достигается экономия в размере 15 710 руб. Объем инвестиций в данные мероприятия, исходя из совокупных затрат на покупку и установку датчиков движения и присутствия, а также компактных люминесцентных ламп, составит, тыс. руб.:

где N _клл – требуемое количество ламп, шт.; С _клл – стоимость одной компактной люминесцентной лампы, руб.; k – доля затрат на монтаж датчиков движения в стоимости оборудования, руб.; N_а – требуемое количество регуляторов системы освещения (число помещений), шт.; C_а – стоимость одного регулятора системы освещения, руб.

При условии, что стоимость монтажных работ составит 50% от стоимости оборудования, инвестиции в проект, руб.:

Таким образом, используя формулу (3.1), находим срок окупаемости мероприятия:

Срок службы компактных люминесцентных ламп составляет 2 года. Срок службы датчиков движения – 5 лет.

2.3. Описание мероприятия
«Организация автоматизированного теплового пункта»

Индивидуальный учет тепловой энергии эффективен тогда, когда потребитель имеет возможность регулировать расход тепла в зависимости от своих собственных потребностей.

Для поддержания требуемого температурного графика в системе отопления планируется установить регуляторы на отопление с датчиками наружного и внутреннего воздуха. По соответствующей программе регулятор может осуществлять понижение температуры воздуха в помещениях в ночные часы и выходные дни, что наиболее актуально для зданий бюджетной сферы. Автоматизированное управление отопительной нагрузкой позволяет получить экономию в осенне-весенний период, когда распространенной проблемой является наличие перетопов, связанное с особенностями центрального качественного регулирования тепловой нагрузки на источниках теплоснабжения. Общий вид автоматизированного теплового пункта приведен на рис. 2.3.1. Принципиальная схема установки системы автоматического регулирования отопительной нагрузки с циркуляционными насосами приведена на рис. 2.3.2.

Рис. 2.3.1. Общий вид автоматизированного теплового пункта

Рис. 2.3.2. Принципиальная схема автоматизированного теплового пункта:
1, 2, 6, 7 – задвижка; 3, 4 – кран шаровый; 5 – водо-водяной подогреватель ГВС

Область применения

Жилой фонд, административные и общественные здания.

Методика расчёта эффективности мероприятия

Шаг 1. Фактическая часовая тепловая нагрузка здания на отопление составляет, Гкал/ч:

(2.3.1)

где Q [Гкал] – годовое потребление тепловой энергии на отопление здания; z [сут.] – продолжительность отопительного периода.

Шаг 2. Организация дежурного отопления предполагает снижение температуры воздуха в помещениях здания до . Часовая нагрузка на отопление в данном случае составит, Гкал/ч:

(2.3.2)

где [°С] – средняя температура наружного воздуха за отопительный период; [°С] – расчетная температура воздуха в помещениях.

Шаг 3.Годовой расход тепловой энергии на отопление здания при организации дежурного отопления и n -часовом рабочем дне организации, Гкал:

(2.3.3)

где z _р – количество рабочих дней в отопительном периоде; z _в – количество выходных и праздничных дней в отопительном периоде; n [ч] – продолжительность рабочего дня.

Шаг 4. Экономия тепловой энергии от внедрения дежурного отопления за отопительный период, Гкал:

(2.3.4)

Шаг 5. Общая экономия тепловой энергии за счет организации автоматизированного теплового пункта, Гкал:

(2.3.5)

где k – коэффициент эффективности регулирования тепловой нагрузки в осенне-весенний период.

Шаг 6. Годовая экономия в денежном выражении, тыс. руб.:

(2.3.6)

где T [руб./Гкал] – тариф на тепловую энергию.

Пример расчёта

Годовая тепловая нагрузка на систему отопления здания –
459,5 Гкал.

Температура воздуха в помещении °С.

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период составляет °С.

Длительность отопительного периода z = 221 день.

Тариф на тепловую энергию Т = 1028,13 руб.

Продолжительность рабочего дня – 9 ч.

Количество дней за отопительный период:

· рабочих – 150;

· нерабочих – 71.

Расчет

Необходимо произвести расчет эффективности мероприятия в натуральном и денежном выражении для здания с годовым потребление тепловой энергии на цели отопления Q = 459,5 Гкал. Узел учета тепловой энергии организован, что позволяет получать фактические данные о потреблении тепловой энергии.

Фактическая часовая тепловая нагрузка здания составляет, Гкал/ч:

При организации дежурного отопления и снижении температуры воздуха в помещениях в нерабочее время до 14 °С часовая нагрузка составит, Гкал/ч:

В отопительном периоде 2013 г. было 150 рабочих дней и 71 нерабочих. Расход тепловой энергии на отопление здания при 9-ти часовом рабочем дне, Гкал:

Экономия тепловой энергии от внедрения дежурного отопления за отопительный период, Гкал:

Общая экономия тепловой энергии при учете снижения теплопотребления на 7% за счет устранения перетопов в осенне-весенний период, Гкал:

Годовая экономия в денежном выражении, тыс. руб.:

При реализации мероприятия «Организация автоматизированного теплового пункта» в здании за отопительный период достигается экономия в размере 161,31 тыс. руб. Объем инвестиций в данное мероприятие, исходя из совокупных затрат на разработку проекта теплоузла, оборудование и монтаж, составит, 120 тыс. руб.

Таким образом, используя формулу (3.1), находим срок окупаемости мероприятия:

2.4. Описание мероприятия
«Установка эмульгатора мазута»

В основу разработки положены научные и практические разработки по интенсификации процесса горения и снижению токсичных выбросов при сжигании в топке (камере сгорания) водо-топливной эмульсии. Сравнение скорости горения безводного и эмульгированного топлива показывает, что эмульгированное топливо при оптимальном уровне водности и оптимальной степени дисперсности водной фазы сгорает быстрее безводного. При сжигании водо-мазутной эмульсии в котлоагрегатах и печах возможна экономия порядка 10% мазута по сравнению со сжиганием безводного топлива.

Кроме того, одним из факторов, определяющих эффективность использования водотопливных эмульсий (ВТЭ) в котельно-топочных процессах, является возможность на их основе решать ряд экологических проблем. Применение ВТЭ сокращает выход в газовых выбросах NОх, примерно в 3–4 раза снижает выброс сажистых отложений, уменьшает выход СО в среднем на 50%, бензопирена в 2–3 раза и т.д. Наибольший экономический эффект и одновременное снижение газовых выбросов обеспечивает добавление в топливо 10–15% воды, а наибольший экологический эффект в части утилизации загрязненных органическими продуктами вод реализуется при уровне водной фазы до 50%.

Результатом эмульгирования является уменьшение размеров капель мазута, что положительно сказывается на его горении.

На рис. 2.4.1 представлены результаты сравнения микроструктуры исходного и эмульгированного мазутов, полученные при помощи видеомикроскопа с увеличением ´400.


Рис. 2.4.1. Структура мазута	Рис. 2.4.2. Общий вид эмульгатора мазута

Преимущества системы топливоподачи с эмульгированием мазута:

1. Система встраивается в действующую схему топливоподачи.

2. Не требуются дополнительные площади.

3. Реализовано автоматическое регулирование и поддержание заданной водности эмульсии.

4. Непрерывность, надежность и простота получения эмульсии.

5. Обеспечение возможности перехода с эмульсии на основное топливо без остановки топливосжигающего агрегата.

Область применения

Котельные, работающие на мазуте

Методика расчёта эффективности мероприятия

Экономия топлива (мазута) достигается за счет повышения эффективности его сгорания и, как следствие, сокращения потребления мазута на выработку необходимого количества тепловой энергии. Производители и поставщики оборудования для эмульгирования мазута говорят о 10% снижении потребления топлива, однако опыт внедрения данного мероприятия на котельных показывает, что фактическая экономия топлива составляет 4–6%.

Шаг 1. Экономия топлива при внедрении данного мероприятия составит, т:

(2.4.1)

где В [т] – годовое потребление топлива на выработку тепловой энергии; k – коэффициент экономии топлива при внедрении мероприятия.

Шаг 2. Годовая экономия в денежном выражении, тыс. руб.:

(2.4.2)

где T [руб./т] – стоимость топочного мазута.

Пример расчёта

Годовое потребление жидкого топлива (мазута) – 505 т.

Объем вырабатываемой тепловой энергии – 3680 Гкал.

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период составляет °С.

Длительность отопительного периода n = 221 часов.

Тариф на топливо Т = 9615руб./т.

Расчет

Необходимо произвести расчет эффективности мероприятия в натуральном и денежном выражении для котельной с годовым потреблением мазута на выработку тепловой энергии В = 505 т.

Экономия топлива при внедрении системы эмульгирования мазута с учетом коэффициента снижения потребления топлива k = 4% составит, т:

Годовая экономия в денежном выражении при стоимости топочного мазута Т = 9615 руб./т, тыс. руб.:

При реализации мероприятия «Установка эмульгатора мазута» для котельной за отопительный период достигается экономия в размере 194,223 тыс. руб. Объем инвестиций в данное мероприятие, исходя из совокупных затрат на разработку проекта системы эмульгирования, покупку и монтаж оборудования, составит 700 тыс. руб.:

Таким образом, используя формулу (3.1), определяем срок окупаемости мероприятия:

Срок окупаемости рекомендуется округлять до целых чисел, т.е. в данном случае срок окупаемости составляет 4 года.

Срок службы системы эмульгирования мазута составляет 15 лет. Таким образом, за 15 лет использования теплоотражающих экранов организация получает доход в размере 2 136,453 тыс. руб.

2.5. Описание мероприятия
«Замена горелочных устройств»

Существует возможность произвести замену горелок, установленных на котлах (рис. 2.5.1) в настоящее время, на более современные, использующие струйно-нишевую технологию сжигания топлива (рис. 2.5.2). Установка этих горелочных устройств позволит более качественно подготавливать топливную смесь (природный газ-воздух), а также позволит расширить диапазон регулирования котлоагрегатов.

Рис. 2.5.1. Конструкция газовых горелок:
1 – воздушная камера; 2 – газовая камера; 3 – завихритель; 4 – насадок горелки;
5 – воздушный патрубок; 6 – газовый патрубок; 7 – смотровая труба

Рис. 2.5.2. Общий вид и принцип работы горелочного устройства
со струйно-нишевой технологией сжигания топлива

Важной особенностью струйно-нишевых горелок является способность поддерживать устойчивость пламени при любом давлении газа.

Достоинствами данного мероприятия, по заявкам производителей оборудования, являются также:

1. Снижение удельных затрат природного газа от 5% до 10% за счет оптимизации топочного процесса, снижения потерь тепла и повышения КПД.

2. Снижение удельных затрат электроэнергии на привод тягодутьевых средств до 20% – за счет низкого аэродинамического сопротивления горелочного устройства.

3. Снижение уровня выбросов токсичных веществ NО_х; СО – за счет повышения качества сгорания и снижения потребления газа.

4. Работа в широком диапазоне давления газа в (низкое до 500 мм.в.ст., среднее до 2500 мм.в.ст.).

5. Высокая равномерность распределения температурного поля в топочном пространстве.

6. Снижение звукового давления (уровня шума) до 75–79 дБ.

Описание мероприятия
«Автоматизация горения»

Использование на котлоагрегатах ручной регулировки режимов горения вызывает перерасход топливного газа за счёт неоптимального соотношения «газ–воздух».

Установка автоматизированной запорной арматуры на газопроводе и установка ЧРП на дутьевом вентиляторе и дымососе позволит осуществлять:

· автоматическую подготовку котлоагрегата к розжигу;

· автоматический розжиг горелок котла с переходом в режим минимальной мощности;

· управление нагрузкой и оптимизация соотношения топливо-воздух каждой из горелок котла;

· управление тепловым режимом котла;

· регулирование температуры сетевой воды на выходе из котельной в зависимости от температуры наружного воздуха;

· защита, сигнализация и блокировка работы котла при неисправностях;

· управление с операторских станций технологическим оборудованием (дымосос, вентиляторы, задвижки);

· обеспечение оперативно-технологического персонала информацией о параметрах теплового режима и состоянии технологического оборудования;

· регистрация в режиме реального времени параметров технологического процесса и действий оперативного персонала;

· протоколирование и архивирование информации;

· представление архивной информации и результатов расчетов.

Область применения

Газовые котельные.

Методика расчёта эффективности мероприятия

Экономия топлива (природного газа) достигается за счет повышения эффективности его сгорания и, как следствие, сокращения потребления топлива на выработку необходимого количества тепловой энергии. Опыт внедрения мероприятий по замене горелок на устройства со струйно-нишевой технологией сжигания позволяет получить экономию от 3% до 6%.

Шаг 1. Экономия природного газа при замене горелок составит, тыс. м³:

(2.5.1)

где В [тыс. м³] – годовое потребление топлива на выработку тепловой энергии; k _Г – коэффициент экономии топлива при внедрении данного мероприятия.

Автоматизация процесса горения, исходя из анализа результатов внедрения мероприятия, позволяет сократить потребление топлива на 4–10%, уменьшить себестоимости тепловой энергии, повысить безопасности процесса выработки тепловой энергии, уменьшить число аварийных остановов котлов на 80% и снизить затраты на капитальный ремонт на 15%.

Шаг 2. Экономия топлива при внедрении системы автоматизации

(2.5.2)

где k _А – коэффициент экономии топлива при внедрении данного мероприятия.

Шаг 3. Годовая экономия в денежном выражении, тыс. руб.:

(3)

где T _В [руб./м³] – стоимость природного газа.

Пример расчёта

Годовое потребление газового топлива котельной – 3457 тыс. м^3.

Объем выработанной тепловой энергии за год – 26516,7 Гкал.

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период составляет °С.

Длительность отопительного периода n = 219.

Тариф на газовое топливо Т = 3,78 руб./м³.

Количество котлов – 3 шт.

Расчет

Необходимо произвести расчет эффективности мероприятия в натуральном и денежном выражении для котельной с годовым потреблением газа на выработку тепловой энергии В = 3457 тыс. м³.

Экономия топлива при замене горелок на струйно-нишевые с учетом коэффициента снижения потребления топлива k _Г = 3% составит, тыс. м³:

Расчетная экономия природного газа при внедрении системы автоматизации горения при k _А = 4, тыс. м³:

Годовая экономия в денежном выражении, тыс. руб.:

При реализации мероприятий «Замена горелочных устройств» и «Автоматизация горения» для газовой котельной за отопительный период достигается экономия в размере 914,72 тыс. руб. Объем инвестиций в данные мероприятия, исходя из необходимости переоборудования трех котлоагрегатов, составит, тыс. руб.:

где N [шт.] – число котлов; С _Г [тыс. руб.] – капитальные вложения в мероприятие «Замена горелочных устройств», включающие закупку оборудования, демонтаж старых горелок, установку и пусконаладку новых; С _А [тыс. руб.] – капитальные затраты мероприятия «Автоматизация горения», включающие проект системы автоматизации, стоимость оборудования, монтаж и наладку.

Объем инвестиций на реализацию мероприятий составит, тыс. руб.:

Простой срок окупаемости комплекса из двух мероприятий, лет:

2.6. Описание мероприятия
«Установка частотно-регулируемого привода»

В общем балансе электропотребления страны на долю электропривода приходится по разным оценкам 30–40%. Соответственно, здесь сосредоточен наибольший потенциал экономии электроэнергии. Нерациональные потери в электроприводе вызваны, главным образом, несоответствием его параметров требуемым. Например, развиваемый насосом напор создаёт в гидравлической системе давление 60 м в. ст., а достаточным является давление 40 м. При этом эксплуатационный персонал либо не предпринимает никаких действий, что приводит к перерасходу не только электроэнергии, но и воды, а также к ухудшению условий работы для оборудования в системе, либо ограничивает давление выходной задвижкой насоса. В последнем случае кроме потерь энергии в задвижке имеет место нарушение правил эксплуатации запорной арматуры.

Регулируемый привод также позволяет:

– регулировать выходные параметры;

– осуществлять плавный пуск электродвигателя.

Современные преобразователи частоты (ПЧ) содержат регулятор технологического процесса, которого часто достаточно для стабилизации выходного показателя системы (давления, температуры и др.). Если же ЧРП включён в систему управления более высокого уровня, то обеспечивается и более сложное управление необходимым параметром.

Область применения

Промышленные предприятия, ЦТП, котельные, ТЭС.

Методика расчёта эффективности мероприятия
для одного насоса (вентилятора)

Шаг 1. Величина потребляемой из сети мощности насоса [кВт] равна

, (2.6.1)

где G [кг/ч] – массовый расход жидкости; Н [м] – напор. Напор механизма представляет собой разность давлений на его выходе и входе: ; ρ [кг/м³] – плотность рабочей среды. Её величина зависит от температуры и давления, но можно для воды приближённо считать ρ = 1000 кг/м³; ή_мех, ή_{эл.прив} – КПД механический и электрического привода соответственно.

При работе от ПЧ уменьшаются магнитные потери в двигателе и изменяются электрические потери. Но поскольку оценить изменение электрических потерь сложно (зависят от законов регулирования технологического параметра и преобразователя), целесообразно считать и при работе с ПЧ кпд электродвигателя постоянным и равным номинальному, а при отсутствии данных по конкретному типу ПЧ принимать ή_преоб= 0,98.

Для газодувных машин:

, (2.6.2)

где V [м³/ч] – объемный расход газа.

Здесь расходы жидкости (газа) G (V) определяются технологическим процессом и от установки ЧРП не меняются.

До установки ЧРП давление на выходе механизма либо снижается до необходимого уровня в дросселирующем устройстве (задвижка, клапан, направляющий аппарат), либо при отсутствии регулирования определяется характеристикой механизма и изменяется в зависимости от расхода рабочей среды.

В последнем случае следует определить необходимое (требуемое – Н _треб) давление на выходе механизма, исходя из свойств технологического процесса.

При установке ЧРП КПД электропривода изменяется в известное число раз (ή_преоб= 0,98) и остаются две составляющие изменения потребляемой мощности: изменение напора и КПД механизма.

Шаг 2. Влияние ЧРП на КПД насоса качественно иллюстрирует рис. 1.

В первом режиме работы с подачей G ₁, напором H ₁и КПД ή₁, соотношения между которыми определяются заводскими (каталожными) характеристиками H ₀(G ₀), ή(G ₀), давление после нерегулируемого насоса снижается в дросселирующем устройстве до Н _треб1. После установки преобразователя частоты рабочая точка G ₁, Н _треб1 по теории подобия перемещается на характеристику H_f (G_f) по параболе, проходящей через начало координат. КПД при этом определяется величиной G ₀₁ и равен ή_пч1, который больше ή₁. Аналогично для режима 2 с подачей, превышающей номинальную, на рис. 2.6.1 показано, что после установки ПЧ КПД уменьшается с ή₂ до ή_пч2. Поскольку, как правило, приводимые механизмы работают без превышения номинальных расходов, установка ЧРП приводит к повышению КПД.

Рис. 2.6.1. Графические построения для определения КПД
регулируемого насоса по его характеристикам

Определить количественные изменения КПД при переходе на работу с регулируемым приводом можно графически, как показано на рис. 2.6.1. Но такие достаточно громоздкие построения уместны в проекте установки конкретного ПЧ. Для энергоаудита целесообразно пользоваться приведённой ниже упрощенной методикой.

Обозначим исходные величины (до установки ПЧ) индексом «0» (Р ₀, Н ₀и т.д.), а после установки ПЧ – «пч» (Р _пчи т.д.). С учётом принятого выше соотношения ή_{эл прив пч}=0,98·ή_{эл прив 0} по формулам (2.6.1) или (2.6.2) относительное изменение мощности:

. (2.6.3)

Следовательно, величина относительного изменения мощности равна увеличенному в 1,02 раза частному от деления относительного изменения напора Н _пч/ Н ₀на относительное изменение КПД ή_пч/ή₀минус единица. Если при расчёте учитывать не обобщённый КПД преобразователя частоты 0,98, а фактический для известного типа, то в формуле (2.6.3) следует заменить коэффициент 1,02 на действительную величину 1/ή_преобр.

Фактический напор Н ₀ измеряется при обследованиях, а после установки ПЧ принимается равным требуемому технологическим процессом с учётом давления на входе механизма, т.е. Н _пч= Н _треб.

КПД механизма с нерегулируемым приводом можно вычислить по формулам (2.6.1), (2.6.2). При сложностях с измерением расхода можно воспользоваться заводскими характеристиками, определяя по ним и измеренной мощности Р ₀ расход G ₀ и КПД ή₀ (по характеристике насоса графически определять расход по напору не следует, так как получается очень большая погрешность).

При отсутствии характеристик приближённый расчёт расхода и КПД можно выполнить при аппроксимации характеристик напора и КПД квадратичными зависимостями. Для насоса, имеющего, как правило, наибольший напор при нулевом расходе:

, (4)

, (5)

где Н _G=0 – напор при нулевом расходе.

Значение Н _G=0можно вычислить по известным значениям напора и расхода в каком-либо режиме, например, во время обследования Н _обсл, G _обсл

. (6)

Из выражений (2.6.4), (2.6.5) следует:

, (2.6.7)

. (2.6.8)

При регулировании частоты вращения механизма КПД определяется расчетным расходом G _расч (на рис. 2.6.1 G ₀₁, G ₀₂), находящимся на пересечении заводской характеристики H (G)и параболы, проходящей через начало координат и точку G _пч, Н _пч

(2.6.9)

Приравниваем правые части выражений (2.6.4) и (2.6.9) получаем

(2.6.10)

или

. (2.6.11)

При известном G _пч = G₀ вычисляются G _расч/ G _ном по (11), ή_пч/ή_ном – по (2.6.8) и конечный результат Δ Р / Р ₀– по (2.6.3).

Для газодувных машин (ГДМ) в отличие от насосов максимум напора приходится не на нулевой расход газа, а примерно на расход V_H _max=
= (0,3–0,5) V _ном. При этом аналитическая зависимость напора от расхода оказывается несколько более громоздкой:

, (12)

где Н _max, V_Hmax, Н _ном, V_ном берутся из характеристик ГДМ, причём точкой номинального режима следует считать приходящуюся на максимум КПД.

Соответственно, вместо формул для насосов (2.6.10), (2.6.11) для ГДМ V_расч вычисляется по (2.6.13):

, (2.6.13)

где а = (Н _ном – Н _max) / (V_Hmax – V_ном)²; b = Н _пч/ V _пч².

Шаг 3. Если механизм имеет несколько характерных режимов, например, для сетевого насоса зимний и летний, то, соответственно, вычисляются относительные, затем и абсолютные изменения мощностей для каждого режима.

Снижение электропотребления за год от регулирования электропривода

, (2.6.14)

где Т_i – продолжительность периода в часах и ∑ Т_i = 8760 час.

Стоимость сэкономленной электроэнергии рассчитывается по установленным для потребителя тарифам.

Шаг 4. Тогда годовая экономия в денежном выражении составит:

Э = D Э × Т, руб. (2.6.15)

где Э [руб.] – экономия в денежном выражении; Δ Э [кВт·ч] – снижение электропотребления за год от регулирования электропривода; – тариф на электрическую энергию.

Пример расчёта

Необходимо произвести оценку годовой экономии от внедрения мероприятия в натуральном и денежном выражении для ЦТП, на котором в системе ХВС установлены повысительные насосытипа К 100-65-200 с электродвигателями мощностью 30 кВт.

Характеристики насоса:

Мощность электродвигателя P _ном= 30 кВт.

Подача насоса G _нас = 100 м³/ч.

Напор Н _нас= 50 м.

КПД насоса ή_нас= 0,69.

Ток электродвигателя I _ном = 55,7 А, cosf = 0,91, КПД ή_дв=0,90.

Самый высокий дом в микрорайоне – 16-ти этажный, схема ГВС – циркуляционная.

Одноставочный тариф на момент обследования Т = 4,177 руб./кВт·ч.

Обследованиями получены следующие средние показатели:

Расход воды G ₀ = G _пч= 50 м³/ч.

Давление на входе насоса Н _вх= 20 м:

– на выходе – 75 м.

– после подогревателя ГВС – 73 м.

Ток электродвигателя I = 29А.

Напряжение на двигателе U = 380 В.

В работе 1 насос.

Расчет

По току и напряжению электродвигателя с допущением постоянных и равных номинальным величинах КПД и cosf получаем его мощность, кВт:

или

Р = (I / I _ном)·(U / U _ном)· Р _ном/ ή_дв= (29/55,7)·1·30/0,9 = 17,4.

Требуемый напор насоса, м, равен:

Н _треб= 3· n _эт + Δ Н _{внеш сети}+ Δ Н _стояка+ Δ Н _{т/о ГВС}+ Н _своб – Н _вх=

= 3·16 + 2 + 6 + (75 – 73)·1,62 + 3 – 20 = 44.

Таким образом, для дальнейших расчётов имеем

Н ₀= 75 – 20 = 55 м;

G ₀= G _пч = 50 м³/ч;

Н _пч= Н _треб=44 м; Р ₀= 17,4 кВт.

По преобразованной формуле (2.6.1)

ή₀= 2,72 · 50 · 55 · 10^–3/ (17,4 · 0,9) = 0,48.

Определим напор при нулевом расходе по формуле (2.6.6):

Н_G ₌₀= (55 – 50·(50/100)²) / (1 – (50/100)²) = 56,67 м.

Отношение расчетного расхода к номинальному по формуле (2.6.11):

Отношение кпд по формуле (2.6.8):

ή_пч/ή_ном= 1 – (0,557 – 1)²= 0,804,

т.е. ή_пч= 0,804·0,69 = 0,555 – на 16% выше исходного (0,48).

Относительное изменение мощности по формуле (2.6.3):

Δ Р / Р ₀= (Р _пч – Р ₀)/ Р ₀ =1,02·(44/55) / (0,555/0,48) – 1 = –0,294.

Уменьшение средней потребляемой мощности:

Δ Р = 0,294 ·17,4 = 5,12 кВт.

Насосы ХВС работают непрерывно, следовательно, годовое снижение электропотребления по (2.6.14):

Δ Э = 5,12·8760  10^–3= 44,85 тыс. кВт·час.

Тогда годовая экономия в денежном выражении составит:

Э = Δ Э × Т = 44,85  4,177= 187 тыс. руб.

При реализации мероприятия «Установка частотно-регулируемого привода» за год достигается экономия в размере 187 000 руб.

Расходы	Цена	Количество	Стоимость, тыс. руб.
ПЧ	110 тыс. руб./шт.
Дополнительные расходы (250% от стоимости ПЧ)	275 тыс. руб./шт.
Итого:

Объем инвестиций в данное мероприятие составляет 385 000 руб. Таким образом, используя формулу 3.1, находим срок окупаемости мероприятия:

года.

Срок окупаемости рекомендуется округлять до целых чисел, т.е. в данном случае срок окупаемости составляет 3 года.

2.7. Описание мероприятия
«Применение автоматических дверных доводчиков
на входных дверях»

Доводчики наружных дверей предназначены (рис. 2.7.1) для автоматического их закрывания, что исключает неограниченную инфильтрацию через дверной проем.

Рис. 2.7.1. Доводчик двери

Установка дверного доводчика производится с целью сокращения времени поступления холодного воздуха при открытии входных дверей или ворот и, как следствие, сокращения падения температуры на рабочих местах. Дверной доводчик существенно уменьшает количество проникающего в помещение холодного наружного воздуха, что приводит к значительной экономии энергии на отопление.

Подбор автоматического дверного доводчика осуществляется исходя из данных о массе двери, о необходимом усилии для ее закрывания и об ее материале.

Область применения

Жилой фонд, офисы, административные помещения.

Методика расчёта эффективности мероприятия

Шаг 1. Годовое сокращение потерь тепла через дверной проем с установленным дверным доводчиком определяется по формуле, Гкал:

, (2.7.1)

где k_eff – коэффициент эффективности доводчика (согласно экспериментальным данным, доводчики дают примерно 1% экономии от потерь через входные и межкомнатные двери, при этом через двери теряется порядка 10% тепла, таким образом k_eff = 0,01·0,10 = 0,001); E _п – объем тепловой энергии, потребленной в отопительный период в базовом году, Гкал.

Шаг 2. Годовая экономия в денежном выражении определяется по формуле, руб.:

, (2.7.2)

где T _ТЭ – тариф на тепловую энергию, руб./Гкал.

Пример расчёта

Объем тепловой энергии потребленной за базовый период Е _п, составляет 1000 Гкал.

Тариф на тепловую энергию Т _ТЭ = 1818,70 руб.

Расчет

Годовое сокращение потерь тепла через дверной проем с установленным дверным доводчиком:

Тогда годовая экономия в денежном выражении составит:

Δ Э = Δ E × T _ТЭ = 1 × 1818,70 = 1818,70 руб.

При реализации мероприятия «Применение автоматических дверных доводчиков на входных дверях»за отопительный период достигается экономия в размере 5 456,10 руб. Стоимость установки дверных доводчиков с учетом материалов и стоимости работ составляет 4500 руб., что определяет общий объем инвестиций в данное мероприятие. Таким образом, используя формулу 3.1, находим срок окупаемости мероприятия:

года.

Как видно из приведенного расчета, мероприятие «Применение автоматических дверных доводчиков на входных дверях» окупается меньше чем за один год.

2.8. Описание мероприятия
«Применение автоматических сенсорных смесителей»

Установка автоматических сенсорных смесителей позволяет сэкономить до 50% горячей и холодной воды и является очень эффективным энергосберегающим мероприятием. Экономический эффект достигается благодаря значительному сокращению времени протекания воды.

Рис. 2.8.1. Автоматический сенсорный смеситель с термостатическим клапаном

Автоматические сенсорные смесители (рис. 2.8.1) служат для автоматического включения и отключения подачи воды к мойкам и раковинам и для термостатического регулирования ее температуры. Таким образом, сенсорные смесители отличаются от обычных смесителей отсутствием вентилей для регулировки воды.

Их применение экономически оправдано в общественных здания, в том числе в учебных заведениях. Функция термостатического регулирования защищает детей младшего возраста от ожогов. Функция автоматического отключения перекрывает поток воды сразу после прекращения использования. Отсутствие ручного регулирования исключает возможность поломки приложением чрезмерного усилия.

В учебных заведениях умывальники и раковины, как правило, ставятся группами по 2–4 прибора, что позволяет подключать к одному термостатическому клапану несколько приборов.

После монтажа автоматических сенсорных смесителей необходимо отрегулировать чувствительность сенсоров, а также температуру воды, подаваемой к приборам.

При этом необходимо учитывать, что зачастую заявляемый производителями коэффициент экономии автоматических сенсорных смесителей – до 50% – является несколько завышенным. Фактический коэффициент экономии составит при этом около 20%.

Область применения

Учебные заведения, общественные и административные здания и иные публичные места с большим количеством людей.

Методика расчёта эффективности мероприятия

Шаг 1. Годовое сокращение потерь воды с установленным автоматическим сенсорным смесителем определяется по формуле, м³:

, (2.8.1)

где k_eff – коэффициент экономии автоматических сенсорных смесителей; V_n [м³] – объем воды, потребленной через существующие смесители за базовый период (считается отдельно для горячей и холодной воды).

Шаг 2. Общая годовая экономия в денежном выражении определяется по формуле, руб.:

(2.8.2)

где [м³] – годовая экономия горячей воды; [м³] – годовая экономия холодной воды; Т _гор [руб./ м³] – тариф на горячую воду; Т _хол [руб./ м³] – тариф на холодную воду.

Шаг 3. Затраты на замену всех смесителей определяются по формуле:

С _∑ = N _смес× С ₁, (2.8.3)

где N _смес – количество установленных в здании смесителей; С ₁ [руб.] – затраты на установку одного автоматического сенсорного смесителя с учетом материалов и стоимости работ.

Пример расчёта

Тарифы:

– на горячую воду Т _гор = 80 руб./ м³;

– на холодную воду Т _хол = 20 руб./ м³.

Фактическое потребление горячей воды на все смесительные устройства за год V _{гор.смес.}= 1000 м³.

Фактическое потребление холодной воды на смесительные устройства за год V _{хол.смес}. =2500 м³.

В здании установлено 12 смесителей.

Затраты на установку одного автоматического сенсорного смесителя с учетом материалов и стоимости работ 8000 руб.

Коэффициент экономии автоматических сенсорных смесителей k_eff составляет 20%.

Расчет

Годовая экономия горячей воды с установленным автоматическим сенсорным смесителем, м³:

∆V _г = k_eff × V _{гор.смес.}= 0,2 × 1000 = 200 м³.

Годовая экономия холодной воды с установленным автоматическим сенсорным смесителем, м³:

∆V _х = k_eff × V _{хол.смес.} = 0,2× 2500 = 500 м³.

Тогда годовая экономия в денежном выражении составит, руб.:

= 200× 80 + 500× 20 = 26 000 руб.

При реализации мероприятия «Применение автоматических сенсорных смесителей» достигается экономия в размере62 000 руб.

Затраты на замену всех смесителей составят:

Затраты_S = N _смес× Затраты₁ = 12× 8000 = 96 000 руб,

что определяет общий объем инвестиций в данное мероприятие. Таким образом, используя формулу (3.1), находим срок окупаемости мероприятия:

года.

Как видно из приведенного расчета, мероприятие «Применение автоматических сенсорных смесителей» окупится за два года.

2.9. Описание мероприятия
«Улучшение теплозащитных свойств
ограждающих конструкций здания (кровля)»

Интерес представляет энергосберегающий эффект от замены изношенной и несовременной тепловой изоляции с низким коэффициентом сопротивления теплопередаче на новую, имеющую более высокие показатели теплозащиты. Помимо этого, замена изоляции значительно снижает теплопотери за счёт нагрева инфильтрационного воздуха, которые являются следствием неплотностей. Эти потери зачастую составляют более 25% от общих теплопотерь помещения.

Данное мероприятие может быть использовано для снижения тепловых потерь через наружные ограждения и для устранения выпадения конденсата на внутренней поверхности наружных ограждений. Может привести к изменению класса энергетической эффективности здания.

Приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания является одним из нормируемых показателей тепловой защиты здания. Нормативные значения устанавливаются в зависимости от градусо-суток отопительного периода и представлены в табл. 4 СП 50.13330.2012«Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003». Для соблюдения нормативных значений сопротивления теплопередаче применяются многослойные ограждающие конструкции с утеплителем. В качестве утеплителя могут применяться минераловатные плиты, пенополистирол, эковата и другие материалы, обладающие низкой теплопроводностью.

Существуют два основных типа кровель: плоские (рис. 2.9.1) и скатные (рис. 2.9.2). Структура кровли обоих типов включает в себя несущие конструкции и кровельный пирог. В ходе утепления кровли, как правило, весь кровельный пирог подлежит замене.

Рис. 2.9.1. Структура плоской кровли:
1 – плиты покрытия; 2 – слой пароизоляции; 3 – слой утеплителя;
4 – железобетонная стяжка; 5 – слой гидроизоляции (рулонной или наплавляемой)

Стяжка поверх слоя утеплителя на плоских кровлях выполняется в том случае, если предполагается, что кровля будет эксплуатируемой. В остальных случаях оправдано применение теплоизоляционных материалов, способных упруго деформироваться под весом человека с минимальными остаточными деформациями. Допускается укладка утеплителя в два слоя: нижний – мягкий, верхний – жесткий.

Рис. 2.9.2. Структура скатной кровли:
1 – черепица или другой кровельный материал; 2 – шаговая (поперечная) обрешетка;
3 – ветро- и влагозащитная мембрана; 4 – слой утеплителя; 5 – стропила;
6 – слой пароизоляции; 7 – слой внутренней отделки

При наличии внутренних водостоков необходимо создавать уклон с помощью сыпучих материалов (как правило, керамзитовый гравий).

В скатной кровле утеплитель должен быть закреплен на несущих конструкциях во избежание его перемещений под собственным весом. Для крепления применяются тарельчатые дюбели или клей.

Энергетический и экономический эффекты от утепления кровель зависят от климатических условий размещения объекта.

Область применения

Здания и помещения, имеющие кровлю с низкими теплозащитными свойствами.

Методика расчёта эффективности мероприятия

Шаг 1. Средняя за отопительный период тепловая мощность, передаваемая через кровлю, определяется по формуле, Вт:

, (2.9.1)

где t _в [°С] – средняя температура воздуха в помещении; [°С] – средняя температура наружного воздуха за отопительный период; F [м²] – площадь кровли; R – термическое сопротивление, определяется по формуле 2.9.2:

, (2.9.2)

где – коэффициент теплоотдачи от внутреннего воздуха к кровле (см. Приложение, таблица П1); d [м] – толщина теплоизоляционного слоя; l – коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя (см. Приложение, таблица П3); – коэффициент теплоотдачи от кровли в окружающей среде (см. Приложение, таблица П2).

Шаг 2. Средняя за отопительный период тепловая мощность, передаваемая через кровлю, определяется дважды – до внедрения мероприятия и после внедрения мероприятия.

После чего рассчитывается экономия тепла за отопительный период Δ Q как разница между тепловой мощностью, передаваемой через ограждающую конструкцию здания (кровлю) до внедрения и после внедрения мероприятия.

, (2.9.3)

где D Q [кВт×час, Гкал] – экономия тепловой энергии за год от внедрения мероприятия; n [час] – длительность отопительного периода; С – коэффициент перевода кВтч в Гкал равный 0,86∙10^–3.

Шаг 3. Годовая экономия в денежном выражении, руб.:

, (2.9.4)

где T _ТЭ [руб./Гкал] – тариф на тепловую энергию.

Пример расчёта

Площадь кровли F = 580 м².

Материал кровли до внедрения мероприятия – плиты жёсткие минераловатные на органофосфатном связующем. Толщина – 50 мм, коэффициент теплопроводности 0,09 .