Энергоаудит жилых и коммунальных зданий

Введение

 

Тепловая  энергия является одним из весомых  факторов создания комфортных условий  жизни любого человека, кроме того, она совместно с электрической используется в производственных процессах. Поэтому вопросы энергосбережения при существующем дефиците энергоносителей имеют первостепенную значимость.

Под энергетическим аудитом понимают обследование предприятий, организаций и отдельных производств  по их инициативе с целью определения  возможностей экономии потребляемой энергии  и помощи предприятию в осуществлении  экономии на практике путем внедрения  механизмов энергетической эффективности, а так же с целью внедрения  на предприятии системы энергетического менеджмента.

Главной целью  энергетического аудита является поиск  возможностей энергосбережения и помощи субъектам хозяйствования в определении  направлений эффективного энергоиспользования. Объектом энергетического аудита может быть любое предприятие, энергетическая установка, здание, агрегат, потребляющий или вырабатывающий энергию.

Потребление энергии в России, как и во всем мире, неуклонно возрастает. Основными среди теплозатрат на коммунально – бытовые нужды в зданиях (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, горячее водоснабжение) являются затраты на отопление. Это объясняется условиями эксплуатации зданий в период отопительного сезона, когда теплопотери через наружные ограждения конструкций значительно превышает внутреннее тепловыделение. Для поддержания необходимой температурной обстановки приходится оборудовать здания отопительными установками или системами.

 

 

 

1.Сбор информации об объекте

 

1.1.Общие  сведения об объекте

 

В данной курсовой работе проведен энергоаудит аудитории 119 корпуса 3 Казанского государственного архитектурно – строительного университета.  Помещение рассчитано на нахождение 28 человек и одного преподавателя.

Геометрические размеры помещения: высота помещения 2,8м, помещение выполнено в виде параллелепипеда размерами 6000х9000 мм, объем помещения равен 151,2 м3.

Стены помещения  состоят из трех слоев:

    1. Цементно-песчаный раствор, ρ=1800кг/м3, δ=0,02м, λ=0,58Вт/м2оС;
    2. Стена из глиняного кирпича, ρ=1800кг/м3, δ=0,38м, λ=0,56Вт/м2оС;
    3. Цементно-песчаный раствор, ρ=1800кг/м3, δ=0,015м, λ=0,58Вт/м2оС.

В аудитории  имеется 2 пластиковых окон, размеры которых 4500х1750 мм и 1750х1750 мм.

Под окнами расположены отопительные приборы, в качестве которых используются гладкие трубы диаметром 120мм. Система отопления однотрубная с нижней разводкой. Запорная арматура установлена на подающем и обратном трубопроводах. В качестве теплоносителя используется вода. Температура теплоносителя на входе в элеваторный узел 90оС, а на выходе из элеваторного узла 70оС.

Также в помещение  имеется приточно – вытяжная вентиляция. Она осуществляется с помощью решеток установленных по 4 шт. на приточную и вытяжную системы соответственно.

В качестве внутренних осветительных приборов используются люминесцентные лампы. Наружное освещение естественное осуществляется через окна.

Климатические условия города Красноярск[1]:

    • Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, °С, обеспеченностью 0,92, ;
    • Продолжительность, сут, периода со средней температурой воздуха , ;
    • Средняя температура воздуха, °С, периода со средней температурой воздуха , .

 

1.2.Сведения об энергопотребление, тарифах и финансовых затратах на энергоресурсы

 

В аудитории  установлено 10 осветительных прибора на потолке, в каждом из которых установлено по 4 люминесцентные лампы и 1 осветительный прибор над доской. Осветительные приборы находящиеся на потолке имеют мощность 60Вт, 1 лампа установленая над учебной доской мощностью 40Вт.

Жилищно – коммунальные тарифы на май 2012г.:

    • водоснабжение – 1м3/с чел – 14,69 руб.;
    • канализация – 1м3/с чел – 11,2 руб.;
    • отопление – 1м2 – 21,41 руб.;
    • электроснабжение – 1 кВт/час – 2,43 руб.

Суммарная потребляемая мощность осветительными приборами составляет 10∙4∙0,06+0,04=2,44 кВт/ч.

При средней продолжительности работы ламп в сутки – 12 часов, и 22 рабочих днях, оплата за электроснабжение в месяц составит 2,44∙12∙22∙1,7=1095,07 руб.

 

1.3.Сведения об источниках энергоснабжения и параметрах энергоносителей

 

Источником  энергоснабжения является трансформаторная подстанция. Источником тепла для отопления и горячего водоснабжения является котельная, работающая на газообразном топливе. Параметры теплоносителя для отопления , , для горячего водоснабжения . Температура на входе в элеваторный узел , температура на выходе из элеваторного узла .

 

1.4.Сведение  об электроустановках

 

В помещении  имеется 21 люминесцентных ламп для освещения.

Иных электроустановок не имеется, аудитория учебная.

 

1.5.Сведения  о теплопотребляющем оборудовании

 

К теплопотребляющему оборудованию относятся приборы отопления и горячего водоснабжения. В аудитории установлены 5 гладкотрубных регистра. Система отопления однотрубная с нижней разводкой. Запорная арматура установлена на подающем и обратном трубопроводах. В качестве теплоносителя используется вода.

 Система горячего водоснабжения отсутствует, присутствует система холодного водоснабжения.

 

1.6.Техническое состояние и укомплектованность тепловых пунктов

 

Тепловой  пункт в корпусе №3 оснащен современным оборудованием с автоматическим регулированием отпуска теплоты на отопление и горячее водоснабжение. В тепловом узле установлены 2 насоса, элеватор, пластинчатый теплообменник, регуляторы давления, расходомеры, термометры, манометры.

 

1.7.Сведения о приточно – вытяжной вентиляции

 

Приток воздуха  в помещении осуществляется через 4 решетки 200х200 мм через неплотности двери и окон, вытяжка – через 4 решетки 200х200 мм.

Воздух подается выше рабочей зоны струями, внедряющимися в рабочую зону сверху вниз. Удаляется воздух через вытяжные отверстия расположенные в зоне непосредственного воздействия струи.

 

 

 

1.8.Состояние строительных конструкций отапливаемых зданий и сооружений, степень утепления

 

При визуальном осмотре внутренней и наружной стороны  стен и крыши трещин и других дефектов не обнаружено. Стены выполнены из керамзитобетона, отштукатурены с внутренней и наружной сторон; окна – деревянные, с двойным остеклением, крыша плоская.

 

1.9.Система освещения

 

В аудитории  установлено 10 осветительных прибора  на потолке, в каждом из которых установлено по 2 люминесцентные лампы и 1 осветительный прибор над доской.

1.10.Техническое состояние трубопроводов, теплоизоляции, запорной арматуры

 

Трубопроводы окрашенные, находятся в хорошем состоянии. Изоляция труб отсутствует. Утечек теплоносителя не обнаружено.  Запорная арматура установлена на подающем и обратном трубопроводах.

 

1.11.Система учета энергоресурсов

 

В аудитории  не установлены приборы учета энергоресурсов. Учет проводиться для всего здания, для этого в тепловом пункте установлены водомеры, теплосчетчики и счетчики электроэнергии.

 

1.12.Наличие и количество технической документации на энергосберегающее оборудование

 

Паспорта, инструкции по эксплуатации и вся другая необходимая техническая документация имеются в наличии.

 

1.13.Характеристика персонала энергетических служб

Работа персонала энергетических служб проходит по служебному плану.

 

2.Тепловой расчет ограждающих  конструкций

 

2.1.Расчет  ограждающих конструкций на требуемое термическое сопротивление по комфортным условиям

 

Требуемое сопротивление  теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных), отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, определяют по формуле:

;                                                        (1)

где:

 – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по табл. 3* [2];

 – расчетная температура внутреннего воздуха, °С;

 – расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92[1], °С;

– нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемых по табл. 2* [2];

 – коэффициент теплоотдачи  внутренней поверхности ограждающих  конструкций, принимаемый по табл. 4* [2].

.

 

2.2.Расчет  ограждающих конструкций на требуемое  термическое сопротивление в соответствии с нормами энергосбережения (энергоаудита)

 Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) следует определять по формуле:

;                                       (2)

где:

, – средняя температура, °С, и продолжительность, сут, периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8°С[1].                

.

 

 

 

 

 

2.3.Расчет общего термического сопротивления ограждающей конструкции

 

Сопротивление теплопередаче  , ограждающей конструкции следует определять по формуле:

;                                                    (3)

где:

 – коэффициент теплоотдачи от внутреннего воздуха к поверхности ограждения;

 – термическое сопротивление ограждающей конструкции, м2×°С/Вт, определяемое;

 – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 6* [2].

 

Наименование материала слоя

Толщина слоя,

м

Коэффициент теплопроводности,

Вт/м2∙оС

1. Цементно-песч. раствор

0,02

0,58

2. Кладка из глин. кирпича

0,38

0,56

3. Цементно-песч. раствор

0,015

0,58


 

Термическое сопротивление ограждающей конструкции  определятся по формуле:

;                                                          (4)

где:

 – толщина слоя, м;

 – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, принимаемый по прил. 3* [2].

Термическое сопротивление  , ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями определятся, как сумма термических сопротивлений отдельных слоев:

;

.

 

2.4.Определение  необходимой толщины тепловой  изоляции наружного ограждения

 

Сравниваем  нормируемые значения сопротивления  теплопередачи и выбираем большее.

 

Найдем термическое  сопротивление теплоизоляционного слоя:

;                       (5)

В качестве утеплителя возьмем стекловолоконные маты Knauf с коэффициентом теплопроводности ;

Необходимая толщина утеплителя:

.                                  (6)

Т.к базовая толщина листа утеплителя 10 см, а по расчету нужна толщина 8,3 см, то принимаем для расчета толщину утеплителя 10 см.

Определим общее  сопротивление с учетом теплоизоляционного слоя по формуле (3):

Термическое сопротивление ограждающей  конструкции с теплоизоляцией удовлетворяет санитарно–гигиеническим требованиям и требованиям энергосбережения.

 

 

3.Конструктивно  – монтажные элементы вентилируемого  теплового ограждения

 

3.1.Теплоизолирующий  материал и его теплотехнические  характеристики

 

Наружную  стену утепляем плитами из cтекловолоконной ваты "Knauf Insulation Фасад 034" толщиной 10 см. Размер плиты 1250х600 мм. В упаковке 8 плит. Стоимость 1 м3– 3500 руб[3].

Марка: плиты "Knauf Insulation Фасад 034" ТУ 5762-003-45757203-99, изготовитель – Германия

Описание  изделия: "Knauf Insulation Фасад" – жесткие гидрофобизированные теплоизоляционные плиты, изготовленные из стекловолоконной ваты на основе базальтовых пород.

Плотность: 112 кг/м2.

Паропроницаемисть: 0,5 мг/ м·ч·Па

Механические  свойства: прочность на сжатие при 10% деформации, не менее 0,02 МПа.

 

3.2.Описание  монтажно – конструктивных элементов тепловой изоляции

 

1 –штукатурка из сложного раствора;

2 – керамзитобетонбетон;

3 – штукатурка из сложного раствора;

4 – металлический профиль;

5 – плиты минераловатные;

6 – гидроизоляционная  пленка;

7 – известковые плиты;

8 – саморезы;

9 – дюбеля.


Механическое  крепление минераловатных плит осуществляется специальными дюбелями с шайбами. Дюбели должны заглубляться в базу минимум на 30 мм. Минимальный диаметр шайб – 80мм. Облицовочные плиты крепятся к каркасу саморезами.

 

3.3.Затраты  на монтажно – конструктивные элементы тепловой изоляции и энергоресуры

 

Цена 1 м3 плит " Knauf Insulation Фасад "– 2000 руб (1 плита 0,075м3)

Саморезы, размер 4,8х95 мм – цена 1 руб. за 1 шт.

Дюбеля, размер 10х200 мм – цена 6,7 руб. за 1 шт.

Перфоратор  Makita HR – цена 10000 руб.

Профиль металлический  – 20 руб за 1 м.

Размеры утепляемой поверхности: (9x2,8)-((4,5x1,75)+(1,75x1,75)= 14,26 кв.м

Количество  плит: 14,25/1,25/0,6=19 плит

Необходимо  19 плит " Knauf Insulation Фасад ", 272 шт дюбелей с расчетом 4шт на 1 плиту, 62 м профиля и 124 шт саморезов с расчетом на каждые 0,5 м профиля

Итого:

19∙0,075∙2000+6,7∙76+62∙20+10000+124∙1=

=14723,2 руб.

 

3.4.Анализ  работы теплового пункта

 

Тепловые  потери:

;                                               (14)

где: – температурный коэффициент;

 – объем отапливаемого здания по внешнему обмеру;

 – расчетная разность температур

;                              (15)

  – удельная тепловая характеристика здания, для жилых общественных зданий: .

 

.

 

Найдем количество тепла, выделяемое системой отопления:

 

;                                         (16)

где: – удельная массовая теплоемкость теплоносителя;

G – общий расход теплоносителя, кг/ч;

 – температура воды на входе в элеваторный узел;

 – температура воды на выходе из элеваторного узла.

Расход воды:

G = n Q∙3,6∙β1∙β2/(с(tг – tо))   кг/ч

где Q – тепловая нагрузка стояка, Вт. Q = 2410,25 Вт;

n – количество стояков в помещении;

 –  поправочные коэффициенты, учитывающие  дополнительную теплоотдачу в  помещение, β1 = 1, β2 = 1,02;

G = 4∙2410,25∙3,6∙1∙1,02/(4,187∙(95-70))  = 338,21  кг/ч

 

.

Тепловые  потери превышают подачу тепла, выделяемое системой отопления, что говорит  о том, что необходимо провести теплоизоляцию  наружных стен (подсчитанную выше) и принять меры по регулированию элеваторного узла.

 

 

4.Энергосберегающие  мероприятия

 

4.1.Рекомендуемые мероприятия

Необходимо  отрегулировать систему  отопления  – это малозатратное мероприятие.

Необходимо  установить новые терморегуляторы в тепловом пункте, провести обучение технического персонала и установить наружную теплоизоляцию – это среднезатратные мероприятия.

 

4.2.Описание технической сущности предлагаемых мероприятий и принцип получения экономии

Так как потери тепла в тепловом узле превышает подачу, то необходимо отрегулировать его. Необходимо проверить исправность всей арматуры и контрольно – измерительных приборов теплового узла. Необходимо установить на подводке к каждому отопительному прибору терморегуляторы. Необходимо строго следить за расходом теплоносителя и произвести количественное регулирование системы отопления.

Для уменьшения теплопотерь через ограждающие конструкции предлагается поставить дополнительный слой утеплителя.

 

4.3.Определение потенциала энергосбережения в физическом и денежном выражениях при разных сценариях энергосбережения

Эффективность применения энергосберегающих проектов проводится по сроку окупаемости инвестиций, необходимых для реализации этих проектов:

Ток = ∑U/∑Э,

где: ∑U – суммарные инвестиции на реализацию энергосберегающего проекта;

∑Э –  суммарный годовой экономический  эффект от применения энергосберегающего проекта.

 

1. Теплоизоляция "Knauf". Стоимость 1 м3– 2000 руб

Стоимость монтажа 1м2 – 100 руб.

Итого затраты  на ауд. 3−119 составят

19∙0,075∙2000+6,7∙76+62∙20+10000+124∙1+14,25∙100=

=16148,2 руб.

До установки  утеплителя мощность системы отопления  составляла:

или

или  

Затраты на отопление в год составляют 

 

После установки  утеплителя мощность системы отопления  составит:

или

или  

Затраты на отопление в год составят 

Экономия:  ∑Э = 2737,6−593,92 = 2143,68 руб.

Ток = 16148,2/2143,68= 7 лет

 

2. Терморегулятор АРТ -18-5: цена – 600 руб. Страна – производитель – Россия. Коэффициент качества регулировочного технического оборудования

Стоимость монтажа одного прибора – 100 руб.

Итого затраты  на ауд. 3−119 составят (600+100)*4 = 2800 руб.

Коэффициент  снижения теплопотребления

Экономия  составит (1−0,92)∙100=8%, т.е. 486,58∙0,08 = 38,92 Вт или 339,7кВт∙ч/год или 0,188 Гкал/год или 218,76 руб./год.

Ток = 2800/218,76 = 12 лет

 

3. Лампа  светодиодная энергосберегающая:  мощность − 18 Вт, коэффициент средней нагрузки – 0,5, годовая эксплуатация – 3650 часов, цена – 2200 руб.

Стоимость монтажа 10% от общей суммы заказа.

Итого затраты  на ауд. 3-119 составят 21∙2200+0,1∙(21∙2200)=50820 р.

Лампа люминесцентная: мощность − 60 Вт, коэффициент средней нагрузки – 0,9, годовая эксплуатация – 3650 часов.

Энергосбережение = (21∙0,06∙0,9∙3650)−(21∙0,035∙0,5∙3650) = 3449,25 кВт∙ч в год или  3449,25∙2,43 = 8381,67 руб в год

Ток = 50820 /8381,67 = 6 лет.

 

4. Пластиковые  стеклопакеты «Salamander». Стоимость 1 м2– 2000 руб

Стоимость монтажа 1м2 – 200 руб.

Итого затраты  на установку составят: (2000+200)*10,93=24046 руб.

До установки  пластиковых окон мощность системы  отопления составляла:

или

или  

Затраты на отопление в год составляют 

 

После установки  пластиковых окон мощность системы отопления составит:

или

или  

Затраты на отопление в год составят 

Экономия:  ∑Э = 5162−1542,8 = 2143,68 руб.

Ток = 24046/3619,2= 6,5лет

 

 

4.4.Разработка предложений по подготовке технических кадров

Весь технический персонал должен пройти обучение или переподготовку на курсах ТГВ с углубленным изучением автоматики и контрольно – измерительных приборов.

 

Список  литературы

 

  1. СНиП 23−01−99*. Строительная климатология.
  2. СНиП 11-3-79*. Строительная теплотехника.–М.: Минстрой. 1996г.–29 с.
  3. Прайс−лист теплоизоляции Rockwool − http://www.d-st.ru/rockwool_price  

 

 

План аудитории 1−41