CC BY
86
УДК 697.3 (470.21)
А.М.Клюкин, Н.М.Кузнецов, С.Н.Трибуналов
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ - ОСНОВА ЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕМ
Аннотация
Представлены результаты энергетического обследования для здания муниципального бюджетного учреждения г.Кандалакша и предложены мероприятия по повышению эффективности использования энергетических ресурсов.
Ключевые слова:
энергоэффективность, энергетическое обследование, электропотребление, теплопотребление, затраты на энергоресурсы, энергетический паспорт, энергосберегающие мероприятия.
А.М.К1уикш, N.M.Kuznetsov, S.N.Tribunalov
ENERGY AUDIT - THE BASIS OF EFFECTIVE ENERGY MANAGEMENT Abstract
The results of the energy audits for municipal budget building of Kandalaksha are presented. The measures to increase the efficient use of energy resources are proposed.
Keywords:
energy efficiency, energy audit, power consumption, heat consumption, energy costs, energy performance certificate, energy-saving measures.
В Северо-Западном регионе России вопросам эффективного
использования энергоресурсов уделяется большое внимание [1-7]. Для выявления потенциала энергосбережения, определения основных энергосберегающих мероприятий, установления нормативных показателей энергопотребления необходимо проводить энергетические обследования зданий с последующим составлением энергетических паспортов.
В рамках решения перечисленных задач на объекте муниципального бюджетного учреждения г. Кандалакши ДК «Металлург» были выполнены следующие работы: собраны и проанализированы общие сведения
об объекте энергетического обследования; оснащенности приборами учета; объеме используемых энергетических ресурсов; показателях энергетической эффективности; произведена оценка возможной экономии энергетических ресурсов и технического состояния систем инженерного обеспечения; предложены мероприятия по энергосбережению и повышению энергетической эффективности; выполнено инструментальное обследование систем энергоснабжения и тепловизионное обследование здания. На рис. 1 представлена динамика изменения потребления энергетических ресурсов (электроэнергии, тепловой энергии) в тоннах условного топлива.
Теплоснабжение помещений здания производится согласно договору на поставку тепловой энергии в горячей воде с теплоснабжающей организацией ООО «Центр коммунальных технологий». Отпуск тепловой энергии по договору составляет 569.89 Гкал/год, в том числе на отопление - 545 Гкал, горячее водоснабжение - 3.51 Гкал, потери в сетях - 21.38 Гкал. В подвальном помещении здания расположен индивидуальный тепловой пункт, оснащенный коммерческим узлом учета тепловой энергии (рис.2).
16
□ Электроэнергия пТеплоэнергия
Рис.1. Динамика потребления энергетических ресурсов за 2009-2013 годы
Рис. 2. Тепловой пункт
Система теплоснабжения здания - открытая, зависимая с разбором на горячее водоснабжение. Температурный график тепловой сети от котельной на поставку тепловой энергии 105/70 °С, температурный график внутренней системы 95/70 °С. В здании в качестве отопительных приборов используются чугунные радиаторы, регистры из металлических труб. Системы регулирования теплопотребления по зданию отсутствуют. В качестве прибора учета тепловой энергии используется «Взлет ТСРВ», класс точности В (2%).
17
Система теплоснабжения позволяет эксплуатировать учреждение при различных температурах окружающего воздуха в полном объеме. Потребность в тепловой энергии помещений на отопление и ГВС составляет 568.89 Гкал, включая потери в тепловых сетях.
Анализ теплопотребления по годам показывает, что неравномерность потребления тепловой энергии определяется продолжительностью и внешней температурой зимнего периода конкретного года. Анализ потребления тепловой энергии позволяет отметить, что расход тепловой энергии на отопление в отдельные годы превышает расчетно-нормативное теплопотребление, которое составляет порядка 150 Гкал. Перерасход колеблется в пределах 26 - 13.5%.
Данные помесячного потребления теплоэнергии зданием представлены на рис. 3.
180
150
120
90
60
30
0
И 2013 0 2012 0 2011 0 2010 0 2009
Рис.3. График помесячного потребления тепловой энергии
Значительное увеличение теплопотребления 14 сентября с 8-00 до 18-00 часов вызвано включением вентиляционной нагрузки. Также увеличивается потребляемая мощность электрической энергии на 5 кВт.
На рисунке 4 представлен график почасового потребления тепловой энергии, построенный после обработки данных, полученных в ходе выполнения мониторинга (рис. 5) по замерам расхода тепловой энергии на отопление здания с 14 по 20 сентября 2014 года.
На рисунке 6 представлены посуточные данные теплопотребления по результатам мониторинга. Регулирование теплопотребления при изменении температуры наружного воздуха производится на источнике теплоснабжения изменением температуры подающей воды.
Следует отметить, что температура на радиаторах отопления в помещениях здания колебалась в пределах 30-53 градусов (температура на подающем трубопроводе составляла 61.4 градуса),
при этом в некоторых помещениях не обеспечивается необходимая температура 18 градусов.
Периодическим явлением на протяжении ряда лет в начале и конце отопительного периода температура в некоторых помещениях здания превышает требуемые по санитарно-гигиеническим нормам значения. В результате чего сотрудникам приходится открывать окна, что в итоге приводит к нерациональному использованию тепловой энергии. Причина указанного явления («перетопа») - несоответствие фактической температуры наружного
18
воздуха и прогнозируемой поставщиком тепловой энергии температуры для отпуска теплоты. Для эффективного использования энергоресурсов и возможности регулирования потребления тепловой энергии в системе отопления необходимо установить автоматизированный тепловой пункт 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. Принципиальная схема установки системы автоматического регулирования отопительной нагрузки с циркуляционными насосами приведена на рис. 7.
1
0,02 0,018 0,016 0,014 0,012 0,01 0,008 0,006
0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00
г
ттшп 1.U 111 11 ill! 111
□ 14.09.2014 ■ 18.09.2014 ■ 20.09.2014
Рис. 4. График почасового потребления тепловой энергии
Рис. 5. Установка датчиков для измерения расхода теплоносителя на трубопроводе
19
оС
Гкал
3
2.5 2
1.5 1
0,5
0
Рис.6. Изменение теплопотребления и температуры теплоносителя в подающем трубопроводе в зависимости от температуры наружного воздуха
Рис. 7. Принципиальная схема автоматизированного теплового пункта:
1, 2, 6, 7 - задвижка; 3, 4 - кран шаровой; 5 - водо-водяной подогреватель ГВС
Расчетная часовая тепловая нагрузка здания на отопление составляет, Гкал/ч:
Q
q^ = VTA ’
где Q - годовое потребление тепловой энергии на отопление здания (Гкал); z - продолжительность отопительного периода (сут).
Организация дежурного регулирования отопления предполагает
снижение температуры воздуха в помещениях здания до tf =14 оС. Часовая нагрузка на отопление в данном случае составит, Гкал/ч:
20
q
t
<t,‘-1"°)
'*a,- /“>’
где t{ - средняя температура наружного воздуха за отопительный период;
tB - расчетная температура воздуха в помещениях (18 0С).
Годовой расход тепловой энергии на отопление здания при организации дежурного отопления и девятичасовом рабочем дне организации, Гкал:
Сд = (9ч • 9 + 9д • 15) • Zp + дд • zB ,
где гр - количество рабочих дней в отопительном периоде; гв - количество выходных и праздничных дней в отопительном периоде.
Экономия тепловой энергии от внедрения дежурного отопления за отопительный период, Гкал:
ла= Q-Qa.
Общая экономия тепловой энергии за счет организации автоматизированного теплового пункта, Гкал:
AQ = AQд + k■ Q,
где к - коэффициент эффективности регулирования тепловой нагрузки в осенне-весенний период.
Годовая экономия в денежном выражении, тыс. руб.:
ДЭ = Д^ - Т- 10-3,
где T - тариф на тепловую энергию (руб/Гкал). Годовая тепловая нагрузка на систему отопления здания - 548.1 Гкал. Температура
воздухав помещении - 18 оС. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период составляет -3.9 оС. Длительность отопительного периода z = 266 дн. Тариф на тепловую энергию Т = 2893 руб. Продолжительность рабочего дня - 9 ч. Количество дней за отопительный период: рабочих - 202, нерабочих - 64. Расчетная часовая тепловая нагрузка здания составляет, Гкал/ч:
Q
Z-24
548.1
266-24
0.086.
При организации дежурного отопления и снижении температуры воздуха в помещениях в нерабочее время до 14оС часовая нагрузка составит, Гкал/ч:
q
a
at, - >,“)
q'(t,-1‘‘)
(14-(3.9)
0.086-------—- = 0.07.
18-(3.9)
Расход тепловой энергии на отопление здания при девятичасовом рабочем дне, Гкал:
^д = (q4 • 9 + дД • 15) • zp + дД • яв = (0.086 • 9 + 0.07 • 15) • 202 +
+0.07 • 64 = 372.93.
21
Экономия тепловой энергии от внедрения дежурного отопления за отопительный период, Гкал:
Щд = Q - Qp, = 548.1 • 372.93 = 175.17.
Общая экономия тепловой энергии при учете снижения теплопотребления на 7% за счет устранения перетопов в осенне-весенний период, Гкал:
AQ = AQp^ + k^Q = 175.17 + 0.07 • 548.1 = 213.54.
Годовая экономия в денежном выражении, тыс. руб.:
ДЭ = Т • 10-3 = 213.54 • 2893 • 10-3 = 623.58.
Норма потребления тепловой энергии на отопление и вентиляцию для объекта составляет 0.243 Вт/(м3оС). Расчетное потребление тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания составляет 0.286 Вт/(м3оС). Для оценки достигнутой в проекте здания или в эксплуатируемом здании потребности в энергии на отопление и вентиляцию установлены следующие классы энергетической эффективности зданий [8]. Величина отклонения расчетного (фактического) значения удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания от нормируемого приведена в табл. 1. Данные по классу энергетической эффективности для здания МБУ «Дворец культуры “Металлург”» в соответствии с приведенными выше показателями представлены в табл. 2.
Классы энергетической эффективности зданий
Таблица 1
Обозначение класса Наименование класса Величина отклонения расчетного (фактического) значения удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания от нормируемого, % Рекомендуемые мероприятия, разрабатываемые субъектами РФ
При проектировании и эксплуатации новых и реконструируемых зданий
А++ Очень Ниже -60 Экономическое
А+ высокий От -50 до -60 включительно стимулирование
А От -40 до -50 включительно
В+ Высокий От -30 до -40 включительно То же
В От -15 до -30 включительно
С+ Нормальный От -5 до -15 включительно Мероприятия
С От +5 до -5 включительно не разрабатываются
С- От +15 до +5 включительно
При эксплуатации существующих зданий
D Пониженный От +15.1 до +50 включительно Реконструкция при соответствующем экономическом обосновании
Е Низкий Более +50 Реконструкция при соответствующем экономическом обосновании или снос
22
Класс энергетической эффективности
Таблица 2
Объект Фактический удельный расход за 2013 г., Вт/(м3°С) Нормативный удельный расход, Вт/(м3-°С) Отклонение фактического удельного расхода от нормативного, % Класс энергетической эффективности
ДК «Металлург» 0.286 0.243 16.7 D
Выводы
Для совершенствования системы теплоснабжения здания муниципального бюджетного учреждения целесообразным является внедрение автоматизированного индивидуального теплового пункта с погодным регулированием, установка новых радиаторов отопления. Автоматизированное управление отопительной нагрузкой при установке соответствующей программы сможет осуществлять понижение температуры воздуха в помещениях в вечернее время и ночные часы, что также снизит общее теплопотребление.
Литература
1. Кузнецов Н.М. Об экономии энергии в районах Севера // Проблемы энергетики Мурманской области и соседних районов. - Апатиты: КФАН СССР, 1980. - С. 60-66.
2. Кузнецов Н.М. Древесные отходы - дополнительный источник энергии на Северо-Западе России // Горный журнал, спецвыпуск. - 2004. - С. 119-120.
3. Kusnetsov N., Salina S. Energy saving in heat-supply systems of Russian northern cites // INCORD’94, Fourth International Symposium on Cold Region Development: extended abstracts (Finland, June 13-16, 1994). - P. 172-173.
4. Кузнецов Н.М. Энергоэффективность на Севере Баренц-региона России // Проблемы энергетики Запада Европейского Севера России. - Апатиты: КНЦ РАН, 1999. - С.24-30.
5. Kuznetsov N.M. Energy saving and energy audit // International Journal of Applied And Fundamental Research. - 2013. - № 2 [Электронный ресурс]. - URL: www.science-sd.com/455-24108 (дата обращения: 04.03.2015).
6. Клюкин А.М., Кузнецов Н.М., Трибуналов С.Н. Международное сотрудничество по повышению эффективного управления энергопотреблением в Баренц-регионе // Труды Кольского научного центра. Энергетика, 7/2014 (26), вып. 9. - Апатиты, 2014. - С.93-97.
7. Kuznetsov N.M. Power survey - basis of energy saving // International Journal of Applied And Fundamental Research. - 2014. - № 2 [Электронный ресурс]. - URL: www.science-sd.com/457-24731 (дата обращения: 04.03.2015).
8. Свод правил СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003.
Сведения об авторах
Клюкин Александр Михайлович,
заместитель директора Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, Академгородок, д. 21А Эл. почта: [email protected]
23
Кузнецов Николай Матвеевич,
заведующий лабораторией энергетической эффективности и энергосбережения КНЦ РАН Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, Академгородок, д. 14 Эл. почта: [email protected]
Трибуналов Сергей Николаевич,
инженер лаборатории энергетической эффективности и энергосбережения КНЦ РАН Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, Академгородок, д. 14 Эл. почта: [email protected]
УДК 621.311
Ю.А.Арефьева, А.Е.Веселов, А.С.Карпов, Е.А.Токарева, Г.П.Фастий, В.В.Ярошевич
ОБЗОР ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ РАЗВЕТВЛЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ 10/0.4 кВ КОЛЬСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
Аннотация
Дана характеристика сети напряжением 10/0.4 кВ Кольского научного центра Российской Академии наук (КНЦ РАН), имеющей сильно разветвленную, структуру. Приведены данные о фактическом электропотреблении за 10 лет (2005-2014 годы) всеми электроприемниками КНЦ, о долевой структуре потребления электроэнергии различными трансформаторными подстанциями. Выполнено обследование распределительных сетей 10 и 0.4 кВ и силовых трансформаторов 10/0.4 кВ, показавшее, что большинство трансформаторов и кабельных линий находятся в эксплуатации более 30 лет.
Ключевые слова:
разветвленная электрическая сеть, электропотребление, кабельные линии, силовые трансформаторы, электроприемники.
U. A.Arefeva, А.E.Veselov, A.S.Karpov, E.A.Tokareva, G.P.Fastiy,
V. V.Yaroshevich
REVIEW ON ELECTRICITY CONSUMPTION OF 10/0.4 KV BRACHED MAINS VOLTAGE OF THE KOLA SCIENCE CENTRE OF THE RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES
Abstract
The article presents characteristics of 10/0.4 kV network voltage of the Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences (KSC) which has a strong branched structure. The data on the actual power consumption for 10 years (2005 - 2014) by all power consumers of the KSC and on the structure of energy share consumption by different transformer substations are given. The survey of 10 and 0.4 kV distribution networks and 10/0.4 kV power transformers showed that the majority of transformers and cable lines are in operation for more than 30 years.
Keywords:
extensive power grid, power consumption, cable lines, power transformers, power-consuming equipment.
Обследование распределительных электрических сетей различных объектов техносферы энергорайонов Мурманской области (Апатитского, Кандалакшского, Ковдорского, Мончегорского и других) [1-5] показало, что системы электроснабжения городских и промышленных потребителей состоят из сильно разветвленной схемы с большим количеством трансформаторных подстанций (ТП) напряжением 6-10/0.4 кВ. Связь между отдельными подстанциями, а также с потребителями на стороне 6, 10 и 0.4 кВ осуществляется кабельными и воздушными линиями, как правило, со значительным сроком эксплуатации, достигающим 30-40 и более лет.
24
