Контрольная работа по «Основы энергосбережения»

- подготовка  отчетных документов по результатам выполненных работ.

     Результатом энергетического обследования является отчет о выполнении работ, а также  Энергетический паспорт предприятия.  

5. Методы нормирования энергопотребления.

 

    Норма потребления – это научно-обоснованное количество энергоресурсов необходимое  и достаточное для обеспечения  технологического процесса при заданных параметрах производства и окружающей среды.

    Цели  нормирования:

• Планирование объёма энергопотребления для оценки экономической деятельности предприятия.
• Прогнозирование значений энергопотребления для заказа энергоресурсов.
• Определение участков неэффективного использования энергоресурсов.

    Методы  нормирования:

- Опытный метод. Основан на использовании данных, полученных в результате испытаний (исследований). Идея метода развита в работах Константинова Б. А..Данный метод используется на стадии НИОКР научно-исследовательскими и проектными институтами при проектировании и разработке новых технологических установок и промышленных объектов или модернизации уже существующих. Достоинства: высокая точность результатов. Недостатки: а) большое количество натурных испытаний, в том числе и на экономически не выгодных режимах; б) длительность исследований; в) неустойчивость результатов при модернизации оборудования производства.

- Отчетно-статистический  метод. Метод основан на анализе данных статистической (бухгалтерской, оперативной) отчётности о фактическом расходе ТЭР за прошлый период и их интерполяции на расчётный период. Сущность метода с использованием многофакторного корреляционного анализа изложена в работах авторов Тайца А. А., Кузнецова Н. М., Ястребова П. П..

В методе используется следующие математические модели

1. Аналитическая модель представляет собой функцию, определяющую зависимость между величиной энергопотребления и факторами, обуславливающими её изменение.

где:

• E — норма энергопотребления;
•  — факторы, влияющие на энергопотребление.

Факторы должны удовлетворять следующим  требования: влияние на энергопотребление, независимость, детерминированность (отсутствие человеческого фактора) и наблюдаемость (возможность получения численных  значений).

Достоинства модели:

• универсальность − может быть использована для любого предприятия.

Недостатки  модели:

• не учитывает изменения в составе и режимах работы оборудования;
• не учитывает меру влияния энергопотребления не задействованного в технологическом процессе оборудования.

2. Модель базового периода — математическая модель, расчёт энергопотребления в которой осуществляется уточнением значения энергопотребления за какой-либо предыдущий период времени (такой период называется базовым) коэффициентами специального вида.

где:

• E — норма энергопотребления на расчётный период
• − значение факторов на базовом периоде
• − значение факторов на периоде расчёта
• E_baz − значение энергопотребления на базовом периоде

Достоинства модели:

• устраняет погрешность, связанную с трендом по времени (эта погрешность учитывается в базовом периоде);
• если факторы известны и период прогноза мал, то модель обладает достаточно высокой точностью.

Недостатки  модели:

• проблема выбора базового периода(для определения требуется большая статистика работы предприятия)
• увеличение погрешности расчёта с ростом времени между наблюдениями

- Расчетно-аналитический  метод. Основан на выполнении поэлементных расчётов по данным проектно-конструкторской, технологической и другой технической документации, с учётом экспериментально установленных нормативных характеристик энергопотребляющих агрегатов. Необходимость определения норм расхода ТЭР по энергетическим характеристикам энергопотребляющего оборудования сформулирована в работах Гофмана И. В. и Тайца А. А.. В методе используется объектно-ориентированная математическая модель. Она основана на разбиении моделируемого участка энергетической сети на отдельные агрегаты (потребители энергии) и расчёта их взаимодействия между собой

где : 

• E - норма энергопотребления;
• E_i - энергопотребление i-го оборудования;
• E_i = f(N_i) * T_i
• T_i наработка i-го оборудования, ч;
• f(N_i) = aP_i + bP_i + c - зависимость энергопотребления i-го оборудования от нагрузки на него (нагрузочная характеристика)

Достоинства метода

• высокая точность при наличии всей информации об оборудовании.

Недостатки  метода

• необходима автоматическая система учёта энергопотребления;
• необходима детализация учёта до уровня агрегата.

- Комбинированный метод. Метод, учитывающий связь энергопотребления со структурой и режимом работы производства. Метод предложен в работах, Гринёва А. В., Лозовского С. В., Ляпина П. В., Смирнова С. И.. В методе используется комбинированная математическая модель. Комбинированная модель — математическая модель, представляющая собой сочетание объектно-ориентированной и аналитической моделей, связанных между собой через понятие энергетического профиля.

где:

• E — норма энергопотребления
• − норма энергопотребления для энергетических профилей 1,2,...,n (объектно-ориентированная часть модели)
• − функции зависимости между энергопотреблением оборудования входящего в энергетические профили и значениями влияющих на него факторов (аналитическая часть модели)

   Энергетический  профиль — перечень энергопотребляющего оборудования, необходимый и достаточный для выполнения производственной задачи.Каждому энергетическому профилю сопоставляется свой статистический портрет зависимости значений энергопотребления от влияющих факторов, с помощью которого вычисляется норма энергопотребления.

Достоинства метода

• учитывает изменения в составе и режимах работы оборудования;
• позволяет при наличии на предприятии автоматизированной системы управления ТП и частично автоматизированной системы учёта потребления ТЭР, производить расчёт энергопотребления с детализацией, выше чем существующая система учёта.

Недостатки  метода

• необходимо автоматизированное управление производством.

 

6. Задача  № 1

           Определить тепловой поток через стены здания общей  поверхностью F=6000() для трех вариантов:

    1.Стена  бетонная, толщиной δ=300 мм, коэффициент  теплопроводности =1 (Вт/м*град);

    2. Стена кирпичная, толщиной δ=300 мм, коэффициент теплопроводности =0,7 (Вт/м*град);

    3. Стена кирпичная, между двумя слоями кирпичной кладки с толщиной каждого слоя δ=150 мм, установлена прокладка пенопласта с толщиной 50мм, с коэффициентом теплопроводности =0,05 (Вт/м*град);

    Температура на внутренней и внешней поверхностях стен соответственно равны =15 и =-15(). Рассчитать снижение потерь тепла через стены здания по сравнению с комбинированной стеной и определить экономию условного топлива, если продолжительность отопительного сезона τ=4600 часов. 

Решение:

      Тепловой  поток через плоские поверхности  в стационарном режиме определяется с использованием следующей формулы:

Q=(-)*F*/   (кВт) 

где - температура на внутренней поверхности стен ();

      - температура на внешней поверхности стен ();

      F – общая площадь поверхности стены здания();

     = / – термическое  сопротивление плоской стенки (

     - толщина плоской стенки, м;

    - коэффициент теплопровдности (Вт/м*град).

    Применив  данную формулу, расчитаем тепловой поток через каждый из типов стен:

1. Стена бетонная

- термическое  сопротивление:

Σ=0,3/1=0,3 *град/Вт

-тепловой  поток:

=(15-(-15))*6000*0,001/0,3=600,0 кВт

2. Стена кирпичная

- термическое  сопротивление:

Σ=0,3/0,7=0,4286 *град/Вт

-тепловой  поток:

=(15-(-15))*6000*0,001/0, 4286=420,0 кВт

3. Стена комбинированная

- термическое  сопротивление:

Σ=0,15/0,7+0,15/0,7+0,05/0,05=1,4286 *град/Вт

-тепловой  поток:

=(15-(-15))*6000*0,001/1, 4286=126,0 кВт

    Потери  тепла через стены здания уменьшаются  за счет увеличения термического сопротивления  стен. Расход условного топлива на отопление здания определяется по формуле (в расчете на 1 час):

=Q*3600/   (кг/ч)

где =29300 (кДж/кг) – теплота сгорания условного топлива.

      Также расход условного топлива определяет ся на весь отопительный сезон, умножением часового расхода на продолжительность отопительного сезона.

      Экономия  условного топлива за счет повышения  требований к теплоизоляции стен зданий рассчитывается с помощью  формулы:

Δ= ΔQ*3600/(кг/час) = на 1 час

Δ= Δ*τ (кг/сезон) – на отопительный сезон

где τ  – продолжительность отопительного  сезона (час)

      Определяем, как сокращаются потери тепла  для комбинированной стены по сравнению со стенами двух других типов. В сравнении с бетонной стеной снижение потерь тепла составляет:

Δ=-=600,0-126,0=474,0 кВт

а по сравнению  с кирпичной стеной потери тепла  сокращаются на

Δ=-=420,0-126,0=294,0 кВт

      Расход  условного топлива на отопление  всего здания за 1 час для бетонной стены:

= 600,0*3600/29300=73,72 (кг/час)

а для  кирпичной стены он равен

= 420,0*3600/29300=51,60 (кг/час)

тогда как для комбинированной стены  расход условного топлива гораздо  меньше:

= 126,0*3600/29300=15,48 (кг/час)

      Находим экономию условного топлива для  комбинированной стены по сравнению  с другими типами стен. В сравнении  с бетонной часовая экономия составляет

Δ=474,0*3600/29300=58,24 (кг/час)

что в  расчете на отопительной сезон обеспечивает экономию в размере