Определение класса энергоэффективности помещения и потенциал энергосбережения при его эксплуатации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СЕРВИСА И ЭКОНОМИКИ ИНСТИТУ ЭКОНОМИКИ И УПРАВЛЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯМИ СФЕРЫ СЕРВИСА КАФЕДРА «ЭКОНОМИКИ ОРГАНИЗАЦИИ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА» .

КУРСОВАЯ РАБОТА.

по курсу «Технические системы отрасли» .

Тема: «Определение класса энергоэффективности помещения и потенциал энергосбережения при его эксплуатации».

Выполнил студент 3 курса очной формы обучения, Гадаборшев В.Л.

Руководитель Бадах В.Ф.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2011.

1.

Введение

.

2. Энергетический паспорт помещения.

2.1 Исходные данные для расчёта.

2.2 Температура воздуха внутри помещения.

2.3 Климатические характеристики региона.

2.4 Минимально необходимый воздухообмен.

2.5 Теплопотери через окна.

2.6 Теплопотери через стены.

2.7 Затраты тепла на нагрев приточного воздуха.

2.8 Суммарные потери тепла за отопительный период.

2.9 Поступление тепла от освещения, от людей и от оборудования.

2.10 Потребность в тепловой энергии на отопление помещения.

2.11 Класс энергетической эффективности.

3. Энергосберегающие мероприятия.

3.1 Потенциал энергосбережения при снижении перетопов.

3.2 Регенерация тепла отработанного воздуха Литература.

1. Введение.

В данной курсовой работе решаются две задачи:

1.Составление энергетического паспорта и определение класса энергетической эффективности самостоятельно выбранного студентом помещения.

2.Расчёт потенциала энергосбережения от применения трёх энергосберегающих мероприятий:

а) снижение внутренней температуры до нормативной;

б) снижение в нерабочее время температуры воздуха и воздухообмена до разрешённых величин;

в) утилизация тепла отработанного воздуха г) потенциал энергосбережения при снижении перетопов.

Выполнены два чертежа (план помещения и развёртка наружных стен) на листах формата А4. На плане указаны габариты помещения, расположение оборудования, толщина наружных стен, размеры окон. Чертежи, приведенные в приложениях в конце работы, выполнены в соответствии с требованиями ЕСКД.

Расчёт энергосберегающих мероприятий проводится при условии, что средняя температура воздуха в помещении в отопительный период t_вн. = 23^оС.

1.Определяется эффект (в МДж и в %) от снижения t_вн. до минимальной из оптимальных температур.

При расчёте количества тепловой энергии использовалась единица МДж (1МДж=1 000 000 Дж=10⁶Дж=1Втс).

При переводе экономии тепла из МДж в рубли использовался действующий в Санкт-Петербурге тариф. В 2011 году 1 Гкал в Санкт-Петербурге стоит 1050 рублей, что составляет 0,25 руб./МДж.

2. Энергетический паспорт помещения.

В этом разделе для выбранного помещения составляется энергетический паспорт. Он устанавливает соответствие удельного расхода тепла на отопление данного помещения нормативным показателям, приведённым в СНиП 23−02−2003 «Тепловая защита зданий».

Согласно закону Российской Федерации «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» первые такие паспорта все бюджетные и теплоснабжающие предприятия, а также крупные потребители энергоресурсов, должны разработать до 31 декабря 2012 года, а последующие — каждые пять лет.

Методика расчета параметров энергоэффективности и теплотехнических параметров и пример заполнения энергетического паспорта приведены в своде правил СП 23−101−2000 «Проектирование тепловой защиты зданий».

2.1 Исходные данные для расчёта.

Для упрощения расчётов принимаем, что рассматриваемое помещение является встроенным. Тогда теплообмен через пол, потолок и внутренние стены можно не учитывать.

Помещение представляет собой комнату шириной 3 м, глубиной 5,2 м и высотой 2.8м, площадь — 15,6 м², отапливаемый объём -43,6 м³.

Наружная стена 3 м².8м, площадь — 8,4 м², однослойная: 50 см красного кирпича. Площадь наружной стены за вычетом площади окон A_стен. = 8,4 м² — 2.8 м² = 5,6 м².

Окно 1,6 м 1,8 м = 2,8 м², с однокамерным стеклопакетом 4−10−4-10−4 в алюминиевых переплётах, 1 шт.

В помещении находится следующее оборудование:

— три компьютера с потребляемой мощностью по 317 Вт (300 Вт — системный блок, 17 Вт — монитор), режим использования — постоянно в рабочее время;

— электрический чайник с потребляемой мощностью 2000 Вт, режим использования — один час в день;

— МФУ с потребляемой мощностью 370 Вт в режиме печати, режим использования — час в день.

Искусственное освещение осуществляется с помощью 2 светильников (в каждом 4 люминесцентных лампы T8 Standart F18/54−765 мощностью по 18 Вт) в день.

В среднем постоянно в комнате находятся двое мужчин. Поступление тепла от них принимается в количестве 120 Вт для мужчины и 108 Вт для женщин.

2.2 Температура воздуха внутри помещения.

Относим нашу комнату к помещениям 1 категории и определяем нормативную t_внут. для нашей комнаты из таблицы 1 (Таблица 2 ГОСТ 30 494–96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях»). Для расчёта отопления принимаем минимальную из оптимальных температур, т. е. t_вн. = 20^оС.

Фактическая t_{вн.факт.} = 24^оС.

2.3 Климатические характеристики региона.

Климатические характеристики Санкт-Петербурга получаем из таблицы 2 (таблица 1 СНиП 23−01−99* «Строительная климатология»):

Таблица 1 Климатические параметры холодного периода года.

Продолжительность отопительного периода z (сут.) — это продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха? 8 °C.

Для Санкт-Петербурга z = 220 суток.

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период t_{отоп.пер.} — средняя температура воздуха, °С, периода со средней суточной температурой воздуха? 8 °C.

Для Санкт-Петербурга t_{отоп.пер.} = -1,8°С.

Суровость отопительного периода определяют градусо-сутки отопительного периода D, °Ссут.,.

D = (t_вн. — t_{отоп.пер.}) z (1).

Для Санкт-Петербурга и нашей комнаты.

D = (20 — (-1,8)) °С 220 сут. = 4796 °Ссут.

Полная длительность отопительного периода.

z=220 суток 24ч/сут. = 5280 ч,.

2.4 Минимально необходимый воздухообмен.

Ещё одним важнейшим параметром микроклимата является минимально необходимый воздухообмен (поступление свежего наружного воздуха).

Количество приточного воздуха для нашего помещения V_возд. согласно п. Г4 приложения Г СНиП 23−02−2003 «Тепловая защита зданий» при неорганизованном притоке либо нормируемое значение при механической вентиляции, м³/ч, равно.

V_возд.= (4 м³/ч)/м² А_{полезн.} (2).

V_возд.= 3м/ч 15,6 м² = 46,8 м³/ч.

2.5 Теплопотери через окна.

Сопротивление теплопередаче окон и балконных дверей R_окон определяется по таблице Л.1 приложения Л (справочное) Свода правил СП 23−101−2004). В нашей комнате установлено двухкамерный стеклопакет 4−10−4-10−4 в алюминиевых переплётах, поэтому сопротивление теплопередаче окон равно R_окон = 0,44 (м²С)/Вт.

Потери тепла через окна за отопительный период рассчитываются по формуле:

Q_окон = DA_окон./R_окон = (t_вн. — t_{отоп.пер.})zA_окон./R_окон, МДж.(3).

Q_окон=[(20 — (-1,8))°С 220сут.24ч/сут3600c/час2,8 м²]/0,44(м²С)/Вт.

Q_окон =2366 МДж.

2.6 Теплопотери через наружные стены.

Сопротивление теплопередаче наружной стены R_стен определяется расчётом по формуле:

R_стен. = 1/?_вн + ?/?+1/?_нар, [м²С/ Вт]. (4).

где? — толщина стены,? — теплопроводность материала стены,.

?_вн. = 8,4 [Вт/(м²С)], ?_нар. = 23 [Вт/(м²С)] - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей стены (приняты постоянными в строительной теплотехнике).

Коэффициент теплопроводности для различных материалов берём из Приложения Д (обязательного) Свода правил СП 23−101−2004.

Сопротивление теплопередаче нашей наружной стены R_стен определяется расчётом по формуле:

R_стен. = (1/8,4+0,50/0,70+1/23) [м²С/Вт]=(0,1190+0,7143+0,043) [м²С/Вт] = =0,87 [м²С/Вт].

Потери тепла через наружные стены за отопительный период равны:

Q_стен = (t_вн. — t_{отоп.пер.}) z A_стен./ R_{стен ,} МДж. (5).

Q_стен = (4796°Ссут24ч/сут3600c/час5.6м²)/0,87(м²С/Вт) = 2668 МДж.

2.7 Затраты тепла на нагрев приточного воздуха.

Потери тепла на нагрев приточного воздуха за отопительный период равны.

Q_{прит.возд} = с_{возд.возд.}V_возд. (t_вн. — t_{отоп.пер.}) z , МДж.(6).

где с _возд. — удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг°С);

_возд — средняя плотность приточного воздуха за отопительный период, кг/м³.

Плотность сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении:

_возд. = 101 325 Па29 кг/кмоль/[8314 Дж/(кмоль*°С) Т (К)] = 353/Т (кг*°С/м³).

В нашем случае _возд.=353/(273+t_{отоп.пер.}) = 353/(273+(-1,8))кг/м³= 1,30 [кг/м³].

Q_возд. = 1 кДж/(кг°С) 1,30 кг/м³46.8 м³/ч 4796 °Ссут 24 ч/сут = 7003 МДж.

2.8 Суммарные потери тепла за отопительный период равны.

Q_потерь= Q_окна+ Q_стены+ Q_возд.= D (A_окон./R_окон+ A_стен./R_стен+ с_{возд.возд.}V_возд)(7).

Q_потерь=Q_окна+Q_стены+Q_возд. = (7003+2668+2366) МДж=12 037 МДж.

2.9 Поступление тепла от оборудования, от людей и от освещения.

Мощность теплопоступлений от оборудования, от людей и от освещения равна (учтено, что МФУ и работает только 1 час в день):

от оборудования q_обор.= (3317+2000/9+370/9) Вт = 1214 Вт; от людей q_люд.= (2120) Вт = 240 Вт; от освещения q_осв.= 2418 Вт = 144 Вт.

Суммарная мощность тепловыделений в комнате q_быт.= q_обор.+q_люд.+q_осв.= (1214 + 240 + 144) Вт= 1594 Вт.

Поступление тепла в комнате за отопительный период составит:

Q_быт.=(q_обор.+q_люд.+q_осв.)z_раб, МДж. (8).

Q_быт.=(q_обор.+q_люд.+q_осв.)z_раб.=1594Вт1697час3600c/час=9738 МДж.

2.10 Потребность в тепловой энергии на отопление помещения.

Потребность в тепловой энергии на отопление помещения за отопительный период определяется по формуле.

Q_отопл. = Q_окна + Q_стены + Q_{прит.возд} — (Q_быт. + Q_солн.) v, [МДж],.

где Q_солн. — теплопоступления через окна и фонари от солнечной радиации, для Санкт-Петербурга из-за малого количества солнечных дней в течение отопительного периода не учитываются;

v — коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конструкций; рекомендуемое значение v=0,8.

Потребность в тепловой энергии на отопление комнаты за отопительный период:

Q_отопл.= Q_окна+ Q_стены+ Q_возд.— Q_быт.v, МДж.(9).

Q_отопл. = Q_окна + Q_стены + Q_возд. — Q_быт.v = (2366+2668+7003−97 380,8) МДж = 4247 МДж.

Фактический удельный расход тепловой энергии на отопление помещения за отопительный период q_{отоп.пер}, кДж/(м³°Ссут), следует определять по формуле.

q_{отоп.пер}= Q_отопл./(V_отапл. D), МДж.(10).

q_{отоп.пер.} = 4247 МДж/ (43,6 м³4796 °Ссут) = 30.3 кДж/(м³°Ссут).

Нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление помещения берётся из таблицы 8 и 9 СНиП 23−02−2003 «Тепловая защита зданий».

Для нашей комнаты q_{норм.отоп.}= 29 кДж/(м³°Ссут).

2.11 Класс энергетической эффективности.

Энергетическую эффективность жилых и общественных зданий следует устанавливать в соответствии с классификацией по таблице 3 СНиП 23−02−2003.

Для комнаты: q_факт./q_{норм.отоп.}= 30.3/29 = 1.04,.

Класс энергетической эффективности помещения низкий, поэтому необходимо проведение энергосберегающих мероприятий.

Полученные данные сведены в энергетический паспорт помещения.

тепло утилизация регенерация энергосбережение.

3. Энергосберегающие мероприятия.

Геометрические и теплоэнергетические показатели.

Комплексные показатели.

Целью энергосберегающих мероприятий является снижение потребления энергоресурсов при безусловном обеспечении оптимальных или допустимых параметров микроклимата.

В мировой практике энергосбережения основные усилия направляются на устранение и сокращение избыточного нагрева, охлаждения и вентилирования воздуха помещений с учётом режимов их эксплуатации, а также на усиление тепловой защиты зданий. Это достигается оптимизацией подачи и потребления энергии, утилизацией тепла и стимулированием потребителей к экономному расходованию энергии.

Представляет интерес оценить эффект от различных энергосберегающих мероприятий.

Практика показывает, что в наших помещениях температура составляет (23−24)°С. Рассчитаем потери тепла в нашем помещении при t_вн. = 23^оС, все остальные параметры те же, что и при составлении энергетического паспорта. По уравнению (7) имеем:

Q_{потерь23}= Q_окна+ Q_стены+ Q_возд.= D₂₃(A_окон./R_окон+ A_стен./R_стен+ с_{возд.возд.}V_возд).

Q_{потерь23}= (23-(-1,8))° С220сут24ч/сут3600c/ч [2.8м²/0,44(м²С)/ Вт+5.6м²/0,87 м² С/Вт+(1кДж/(кг°С)1,30кг/м³46.8м³/ч) /3600c/ч] = 24,8°С 19,810⁶с [6.36+6.43+36] Дж/°Сс = 471,4°Сс 52 МДж/°Сс =13 552 МДж.

3.1 Потенциал энергосбережения при снижении перетопов.

Без ущерба для снижения комфортности мы можем снизить температуру до оптимальной (t_вн. = 19^оС), снизив при этом потери тепла. Потери тепла при t_вн. = 19^оС были сосчитаны при составлении энергетического паспорта. Они равны:

Q_потерь=Q_окна+Q_стены+Q_возд.=(2366+2668+7003) МДж=12 037 МДж.

Снижение потерь в натуральном выражении составляет Q_{потерь23} — Q_{потерь19}=(13 552−12 037)МДж=1515МДж. При тарифе на тепло в Санкт-Петербурге в 2011 году в 1050 руб/Гкал = 0,25 руб/МДж экономия может составить:1515МДж 0,25 руб/Мдж = 378 руб.

3.2 Регенерация тепла отработанного воздуха.

Другим энергосберегающим мероприятием может быть регенерация тепла отработанного воздуха, например, при использовании приборов УВРК-50, КПД которых 90%(т.е. 90% тепла отработанного воздуха передаётся свежему воздуху и будет сэкономлено).

Для нашего помещения это:

?Q_реген.= 0,9 (23-(-1,8))°С220сут24ч/сут 1 кДж/(кг°С) 1,30кг/м³46,8 м³/ч = 0,9 16 477 МДж = 14 829 МДж.

При тарифе на тепло в Санкт-Петербурге в 2011 году в 0,25 руб/МДж экономия составит 14 829 МДж 0,25 руб/Мдж = 3707 руб.

1. Закон РФ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» от 23.11.2009 г. № 261-ФЗ.

2. ГОСТ 30 494–96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. — М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 1999.

3. СНиП 23−01−99*. Строительная климатология / Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 2003.

4. СНиП 41−01−2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование / Госстрой России, 2004. (Взамен СНиП 2.04.05−91*. Отопление, вентиляция, кондиционирование. — М.: Стройиздат, 2000.).

5. СНиП 23−02−2003. Тепловая защита зданий / Госстрой России. — М.: ФГУП ЦПП, 2004.

6. СП 23−101−2004. Проектирование тепловой защиты зданий / Госстрой России. — М.: ФГУП ЦПП, 2004.

7. АВОК Стандарт-1−2004. Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена. — М.: АВОК-ПРЕСС, 2004.

8. Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование./Под ред.проф.Б. М. Хрусталёва.-М.:Изд-во АСВ, 2007.-784 с., 183 ил.