CC BY
26
ИНЖЕНЕРНЫЕ НАУКИ
УДК 697.133
О.В. АНДРОНОВА, е.О. БАГАНОВ, В В. КУРАК, А.М. АНДРКНКО
Херсонський нацюнальний техшчний унiверситет
ЕНЕРГЕТИЧНЕ ОБСТЕЖЕННЯ НАВЧАЛЬНОГО КОРПУСУ №3 ХЕРСОНСЬКОГО НАЦЮНАЛЬНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ
У po6omi наведено результати енергетичного обстеження навчального корпусу №3 Херсонського нацiонального технiчного утверситету, проведеного ствробтниками кафедри енергетики, електротехнжи i фiзики за участi студентiв п'ятого курсу спецiальностi „Нетрадицшш та вiдновлюванi джерела енергИ". Анализ результатiв обстеження дозволив розробити першочерговi заходи з енергозбереження, спрямоваш на зменшення споживання енергоносИв 6удiвлею навчального корпусу.
Ключовi слова: енергетичне обстеження, енергозбереження, тепловитрати, енергоефективтсть.
E.V. ANDRONOVA, Ye.A. BAGANOV, V.V. KURAK, A.N. ANDRIENKO
Kherson National Technical University
ENERGY AUDIT OF EDUCATIONAL BUILDING N3 OF KHERSON NATIONAL TECHNICAL UNIVERSITY
Abstract
In this work results of energy audit of the educational building №3 of Kherson National Technical University are presented. The audit has been carried out by employees of department of power, electrical engineering and physics with involving of the fifth-year students of speciality „Nonconventional and renewable energy sources". The analysis of results of inspection has allowed to develop prime energy-saving actions, aimed at reduction of energy carriers consumption of this educational building.
Keywords: energy audit, energy saving, energy losses, energy efficiency.
Постановка проблеми
В умовах тотально! нестач1 енергетичних ресурав у крахт та браку фшансування комунальних потреб державних установ першочерговим завданням е розробка заход1в, спрямованих на економш паливно-енергетичних ресурав за рахунок скорочення !х потреби. Певного позитивного результату можна досягти за рахунок оргашзацшних заход1в, як-то популяризацп та мотиваци енергоощадно! поведшки серед сшвробггнишв та студенпв. Але для досягнення максимального ефекту економп, вираженого як в натуральних, так i фшансових показниках, необхвдно здшснити комплексний анал1з структури енергоспоживання об'екту з виходом на конкретш заходи з енергозбереження, реалiзацiя яких часто потребуе доволi значних капiталовкладень i впроваджуеться поетапно [1]. Початковим етапом на цьому шляху е енергетичне обстеження, що базуеться на зборi та систематизаци шформаци про структуру енергоспоживання об'екта i дае змогу визначити потенщал енергоресурсозбереження конкретного заходу з економи паливно-енергетичних ресурсiв, вартiсть його впровадження та термiн окупностi.
Аналiз останшх дослiджень i публiкацiй
Зпдно з [2], заходи з енерго- та ресурсозбереження подiляються на довгостроковi високовитратнi з термiном окупностi понад 5 рок1в, середньовитратнi з термшом окупностi ввд 2 до 5 рошв та першочерговi маловитратнi з термшом окупносп менше 2 рошв. Причому показники ефективностi впровадження енергозбертаючих технологiй та заходiв з економп паливноенергетичних ресурсiв змiнюються в широких межах. Так, наприклад, маловитратнi заходи, як-то встановлення радiаторних рефлекторiв, перюдичне промивання систем опалення, дае потенцшну економ1ю до 5% вiд спожито! теплоти, тодi як високовитратнi заходи з утеплення зовнiшнiх огороджуючих конструкцш будiвлi можуть дати до 50% економп витрат на опалення [3].
Пошук можливостей енергозбереження i допомога суб'ектам господарювання у визначеннi напрямшв ефективного енерговикористання е головною метою енергетичного аудиту - енергетичного обстеження шдприемств, оргашзацш, будинкiв i окремих виробництв. Призначенням енергетичного аудиту е виршення таких задач, як: складання карти використання об'ектом паливно-енергетичних ресурав; розробка оргашзацшних i технiчних заходiв, спрямованих на зниження втрат енерги;
визначення потенщалу енергозбереження; фшансова оцiнка енергозберiгаючих заходiв [4].
За обсягами робгт, що проводяться, енергетичнi обстеження будiвель подшяються на простi (експрес-обстеження) та повш (комплекснi) iнструментальнi обстеження. Також допускаються будь-як1 комбшацп видiв енергетичних обстежень.
У ходi експрес-обстеження енергоаудитор здшснюе: збiр та вивчення нормативно -техшчних матерiалiв за тематикою робгт та профiлем обстежуваного об'екта; збiр та аналiз звiтних даних з енерговикористання, режимно! та технолопчно! документаци, паспортiв енергоемного обладнання, матерiалiв режимно-налагоджувальних робiт та iнше; визначення за звггаими даними, даними приладового облiку та за результатами необхщних розрахункiв укрупнено! структури енергоспоживання за щльовим призначенням та видах енергоносив; визначення найбiльш важливих та значних енергоспоживаючих об'eктiв (складових об'екта), що тдлягають бiльш детальному обстеженню; проведення енергообстежень визначених об'ектiв; проведення необхвдних вимiрювань та розрахунк1в; укрупнену оцшку потенцiалу енергозбереження по окремих обстежуваних об'ектах; експертне визначення першочергових заходiв з енергозбереження та оцiнку !х ефективностi [5].
Отже, простий енергоаудит забезпечуе базове енергетичне обстеження, дозволяе зробити загальш висновки про споживання енерги, придiляе увагу порiвняно невеликш кiлькостi стандартних заходiв для економп енерги.
Формулювання мети дослiдження
Метою дано! роботи була оцшка можливосл шдвищення ефективностi енергоспоживання навчальним корпусом №3 Херсонського нацюнального технiчного ушверситету шляхом проведення простого енергетичного аудиту будiвлi.
Викладення основного матер1алу дослвдження
Енергетичне обстеження навчального корпусу №3 Херсонського нацюнального техшчного унiверситету проводилось у 2013-2014 навчальному роцi сшвробггаиками кафедри енергетики, електротехнiки i фiзики iз залученням студентiв п'ятого курсу спещальносл «Нетрадицшш та вiдновлюванi джерела енерги» в рамках виконання дипломних робгт
Щд час енергетичного аудиту здшснювалось обстеження зовнiшнiх огороджувальних конструкцш, систем опалення та вентиляцп будiвлi, збiр та аналiз звiтних даних з енергоспоживання.
У ходi проведення зовшшнього огляду та обмiру геометричних розмiрiв будiвлi встановлено, що стши, виконанi з цегляно! кладки товщиною 510 мм на основi силшатно! цегли на цементно-пiщаному розчинi, мюцями мають трiщини, спостерiгаеться часткове руйнування зовнiшнього шару фасаду.
При обстеженш виявлено 11 типорозмiрiв вiкон загальною к1льк1стю 304 одиницi. Загальна площа вiкон 1472 м2, з них: площа металопластикових вiкон становить 220 м2, дерев'яних вiкон -1084 м2, 100 м2 склоблок1в та 68 м2 вiкнон з одинарним плетшням в металевих рамах. Площа вхщних дверей становить 25,5 м2, дверi неутепленi, тамбур органiзований лише на центральному вход^ На перекриттях верхнього поверху виявлено слiди протжання. Будiвля мае тепле горище. Шдвал опалюваний, мають мiсце трiщини на стшах, подекуди вiдсутня штукатурка.
Будiвля обладнана тепловим вузлом та насосною, розташованими у подвальному примiщеннi. Система водяного опалення вертикальна двотрубна з верхньою розводкою. Радiатори чавуннi, утоплеш в стiни. Вентиляцiя знаходиться в робочому станi.
Звiтнi данi зi споживання енергоносив представлено на рис.1 та рис. 2.
Осшльки основними споживачами електроенерги е система освгтлення та комп'ютерна технiка, то зб№шення споживання електрично! енерги в осшньо-зимовий перiод (рис. 1) пов'язано, насамперед, зi скороченням свiтлового дня та збшьшенням годин використання освiтлення. Крiм того, мае мiсце застосування електрообiгрiвачiв для доведення температурного режиму в примщеннях до бiльш комфортного. Лггаш перiод характеризуеться мiнiмальним споживанням електрики, що пов'язано з графiком навчального процесу, який передбачае лiтнi кашкули та вiдпустки працiвникiв у липш - серпнi. У той же час, порiвняння показник1в споживання електрично! енерги за 2012 та 2013 роки демонструе зростання рiчного споживання на 3 %.
Порiвняння спожито! теплоти (рис. 2) з розрахунковою к1льк1стю градусо-дiб у вiдповiдному мюящ року (ламана лiнiя) показало невщповщшсть кiлькостi теплоти, що споживаеться будiвлею, зовнiшнiм температурним умовам. Це сввдчить про неефективне регулювання параметрiв теплоноая, що подаеться в систему опалення. Крiм того, температура у примщеннях е нижчою за норму, що пояснюеться як термiчною недосконалiстю огороджуючих конструкцiй, так i заниженими показниками температури теплоноая у системi центрального опалення.
На рис. 3 представлено структуру под^ фшансових витрат на енергоноси та воду для корпусу №3 ХНТУ станом на 2012 р. Осшльки платеж! за теплову енерпю займають домшуючу частку в оплап за комунальнi послуги (85 %), то зменшення споживання саме теплово! енергi! потенцiйно може дати найб№ший економiчний ефект [6].
Для виявлення можливих шлях1в зменшення споживання теплово! енерги розроблено
енергопаспорт та складено тепловий баланс навчального корпусу №3 ХНТУ зпдно методик, наведених в [7, 8]. Як показали розрахунки, фактичш значения приведеного опору теплопередачi зовшшшх огороджуючих конструкцш меннп за нормативш значения, що призводить до суттевих тепловтрат: розрахунюш иитом1 теиловитрати буд1вл1 становлять 85 кВт-год/м3, а максимальне доиустиме значения питомих тепловитрат на опалення будинку зпдно норм складае 28 кВт-год/м3, отже буд1вля вцщоситься до найнижчого класу енергоефективностi Б та потребуе термомодернiзацi! [9].
М1СЯЦЬ
Рис. 1. Споживання електроенерги навчальним корпусом №3 ХНТУ за 2012 та 2013 рр.
М1СЯЦБ
Рис. 2. Споживання тепловоТ енерги навчальним корпусом № 3 ХНТУ за 2012 р.
Рис. 3. Розподш витрат на оплату енергоносив та води за 2012 р.
Основш витрати теплоти вдуть на названия повиря, що надходить у примiщення через вентиляцш (32%) та шляхом шфшьтраци (21%). Крiзь вiкна та стiни втрачаеться загалом 33% тепла, крiзь перекриття останнього поверху - 12 % (рис. 4). Тому для шдвищення класу енергоефективностi будiвлi необх1дно у першу чергу реал1зувати заходи з мiнiмiзацi! впливу найбiльш вагомих джерел тепловтрат.
Розглянуто можливостi енергозбереження (МЕЗ) шляхом утеплення фасаду, замiни та реставрацп вiкон, теплоiзоляцi! горища та встановлення системи вентиляци з рекуперацiею тепла. Для цих заходiв розрахованi витрати на впровадження та рiчна економiя за цiнами кiнця 2014 р., а також вщповвдт перiоди окупносп (табл. 1). Як видно з табл. 1, запропоноваш МЕЗ вщносяться до середньо -та багатовитратних, i в разi одночасно! реал1заци потребують близько 3,3 млн. грн. з орiентовним перiодом окупностi 6 рошв.
Рис. 4. Розподш втрат тепла будiвлею
Економiчнi показники впровадження МЕЗ
Таблиця 1
Назва МЕЗ Витрати на впровадження МЕЗ, тис. грн. Рiчна економiя, тис. грн./рж Перюд окупносп, роки
Встановлення системи вентиляци з 486 296 1,6
рекуператором
Теплоiзоляцiя покрiвлi 556 70 7,9
Теплоiзоляцiя фасаду 749 74 10,1
Замша вшон на енергоефективнi 1504 93 16,2
Сумарно за вама МЕЗ: 3295 533 6,2
Зазвичай рекомендовано впроваджувати МЕЗ за принципом ввд найменшого до б№шого термiну окупностi. Зважаючи на це, МЕЗ iз замiни вжон, що мае найбiльший перiод окупносп, з економiчноl точки зору виглядае недоречним. Проте, з огляду на суттеву частку тепловтрат через прозорi огороджуючi конструкци (див. рис. 4), цей захвд з енергозбереження е вагомим, оск1льки дозволяе економити 4,2 % вщ споживання теплоти на опалення.
Замiна вiкон на енергоефективш не е самодостатнiм заходом при термомодершзацп будiвлi i потребуе модершзаци системи вентиляци. Це пов'язано з бшьшою герметичнiстю металопластикових вiкон у порiвняннi з iснуючими, що призводить до зменшення кратностi повiтрообмiну шляхом шфшьтраци, а це, у свою чергу, викликае пiдвищения вологостi повггря у примiщениях та конденсацiю вологи на поверхш огороджуючих конструкцiй [10]. Тому встановлення ефективно! системи вентиляци е необхщним для доведення кратносп повiтрообмiну до нормативно! та забезпечення умов комфортносп у примiщеннях.
1снуе дек1лька можливих варiантiв енергозберiгаючих систем вентиляци: канальш установки,
геотермальш вентиляции системи та децентралiзованi системи вентиляци з рекуперащею тепла [11]. У якосп МЕЗ запропоновано встановлення системи примусово1' вентиляцiï з рекуперацiею тепла з ефективнютю рекуперацiï 80 %, можливютю програмування за розкладом та календарем. Найменший термiн окупностi даного МЕЗ у порiвняннi з iншими, зазначеними в табл. 1, пояснюеться значною економiею тепловоï енергiï - 25 % вщ споживання теплоти на опалення.
Поряд з цим, можлива реалiзацiя МЕЗ, спрямованих лише на шдвищення опору теплопередачi зовнiшнiх огороджуючих конструкцiй будiвлi, як-то теплоiзоляцiя фасаду та по^вл^ замiна вiкон на енергоефективш. Це надасть можливiсть зменшення споживання теплоти на опалення вдвiчi, при цьому клас енергоефективностi будiвлi пiдвищиться з F до E. У той же час, при упроваджеш всього комплексу запропонованих МЕЗ, включно iз встановленням енергозберiгаючоï системи вентиляци, споживання теплоти будiвлею знижуеться на 75 % у порiвняннi з iснуючим, а клас енергоефективносп пiдвищуеться до класу В.
На рис. 5 показано розрахунковий розподш втрат тепла будiвлею пiсля упровадження повного комплексу запропонованих заходiв з енергозбереження.
Як випливае з порiвняльного аналiзу рис. 4 та рис. 5, розподш втрат тепла у результата термомодершзаци будiвлi змiнився незначним чином. Так, частка втрат тепла на шфшьтрацш та вентилящю становлять, як i ранiше, близько 50% вщ загального споживання теплоти на опалення, значним залишаеться вiдсоток втрат через свiтлопрозорi огороджуючi конструкцiï. Це е оч^ваним результатом, оск1льки тд час запропонованих заходiв з термомодершзаци конструкщя будiвлi не зазнае принципових перетворень, що призводять, наприклад, до змши коефiцiенту склiння фасадiв, показника комиактноcri тощо. Однак, навпъ без внесения змш до конструкци oyjiB.ii. запропонований комплекс МЕЗ дозволяе досягти суттевого зменшення питомих тепловитрат на опалення з юнуючих 85 кВтгод/м3 до ~ 20 кВт год/м3 та шдвшцити клас енергоефективносп oyjiB.ii навчального корпусу №3 з нишшнього F до класу В.
Рис. 5. Розподш втрат тепла будiвлею шсля термомодершзаци
Висновки
На основi аналiзу даних енергетичного обстеження навчального корпусу №3 Херсонського нащонального технiчного унiверситету показано, що для бшьш рацiонального використання енергоносiïв необхщно у першу чергу провести комплекс заходiв, спрямованих на щдвищення опору теплопередачi зовнiшнiх огороджуючих конструкцiй. Це дозволить скоротити теплоспоживання об'екта на 50 % та тдвищити клас енергоефективносп будiвлi до рiвня Е. Реалiзацiя додаткових заходiв з модершзаци вентиляцiï будiвлi шляхом встановлення системи з рекуперащею тепла та автоматизованим керуванням режимом роботи дозволять тдвищити енергоефектившсть будiвлi до класу енергоефективносп В.
Список використаноТ лiтератури
1. Енергетичний аудит об'ектiв житлово-комунального господарства: монографiя / Розен В.П., Соловей О.1., Бржестовський С.В. [та ш.]; за ред. В.П. Розена, О.1. Солов'я. - К.: ППВКФ
„ДЕЛЬТА ФОКС", 2007. - 224с. - ISBN 978-966-96808-0-8
2. Методичш рекомендацп оцшки eK0H0Mi4H0i' ефективносп швестицш в енергозберiгаючi проекти на пiдприeмствах житлово-комунального господарства // Колепя державного комгтету Украгни з питань житлово-комунального господарства (Держжитлокомунгосп). - Наказ №218 вщ 14.12.2007 р.
3. Методика проведения енергетичного аудиту закладiв освiти. Загальнi положення. Порядок проведення / В. I. Дешко та iнш. - К.: КП1, 2009. - 75 с.
4. Маляренко В.А. Энергосбережение и энергетический аудит. Учебное пособие / В.А. Маляренко, И.А. Немировский. - Харьков: ХНАГХ, 2008. - 253с. с прил.
5. Типова методика «Загальш вимоги до оргашзацп та проведення енергетичного аудиту» // Нацюнальне агенство Украши з питань забезпечення ефективного виокристання енергетичних рeсyрсiв. - Наказ № 56 ввд 20.05.2010 р.
6. Дзядикевич Ю.В. Енергетичний менеджмент / Ю.В. Дзядикевич, М.В. Буряк, P.I. Розум. -Тeрнопiль: Економiчна думка, 2010. - 295с.
7. Настанова з розроблення та складання енергетичного паспорта будинк1в при новому бyдiвництвi та реконструкций ДСТУ-Н Б А.2.2-5:2007. - [Чинний ввд 01-07-2008] // М^егюнбуд Украши. -К.: Укрархбудшформ, 2008. - 42 с.
8. Теплова iзоляцiя бyдiвeль: ДБН В.2.6-31:2006. - [Чиннi ввд 01-04-2007] // Мшбуд Украши. - К.: Укрархбудшформ, 2006. - 65 с
9. Горбатовский О. Енергозбереження в бyдiвлях. Клас eнeргоeфeктивностi [Електронний ресурс] // Нацюнальний портал з енергозбереження „Patriot-nrg" [сайт]. - Режим доступу: http ://www.patriot-nrg.ua/ukr (02.02.2015). - Загл. с экрана.
10. Энергосберегающие системы вентиляции „ПРАНА" [Электронный ресурс] // Теплодом. Энергосберегающие технологии [сайт]. - Режим доступа: http://sevteplodom.com.ua/tag/энeргосбeрeгающиe-систeмы-вeнтиляци/ (22.01.2012). - Загл. с экрана.
11. Энергосберегающая вентиляция [Электронный ресурс] // Частное акционерное общество «Вентс» [Сайт]. - Режим доступа: http://vents.ua/cat/energy-saving/ - Загл. с экрана.
