Регулювання перепаду тиску

Регулювання системи гарячого водопостачання

Регулювання системи опалювання

Температуру теплоносія в системі опалювання регулює одноканальний електронний регулятор залежно від температури зовнішнього повітря, управляючи регулюючим клапаном з електроприводом, встановленим на зворотному трубопроводі мережної води після теплообмінника.

Регулятор може знижувати температуру теплоносія в системі опалювання в задані проміжки часу, наприклад, вночі.

Розподіл води по стояках, паралельно приєднаних до магістральних трубопроводів системи опалювання, регулюється автоматичними балансувальними клапанами. Ці клапани застосовуються спільно із спеціальними запірно-вимірювальними клапанами.

Автоматичні балансувальні клапани підтримують стандартну різницю тиску в подаючому і зворотному стояку системи, що виключає виникнення шуму і забезпечує оптимальний режим роботи радіаторних терморегуляторів.

Радіаторні терморегулятори автоматично підтримують задану споживачем комфортну температуру повітря в кожному опалювальному приміщенні будівлі.

Терморегулятори дозволяють ефективно використовувати для опалювання приміщень теплонадходження від сонячної радіації, людей і т.д., забезпечуючи значну економію теплової енергії.

Водопровідна вода для господарсько-побутових потреб підігрівається спочатку в першому ступені водопідігрівача, а потім в другому, який управляється регулятором прямої дії.

Регулятор встановлюється на зворотному трубопроводі мережного теплоносія після підігрівача другого ступеня. Реагуючи на зміну температури водопровідної води, що нагрівається, клапан регулятора зменшує або збільшує кількість теплоносія, що проходить через водопідігрівач.

У великих теплових пунктах передбачається встановлення регулятора постійності перепаду тисків в подаючому і зворотному трубопроводах перед системою теплоспоживання. Цей регулятор підтримує постійний перепад незалежно від коливань тиску в зовнішніх мережах і змін витрати теплоносія через систему.

1.3 Розрахунок економії від використання систем регулювання теплопостачання

В наведених вище системах регулювання теплопостачання найчастіше використовують обладнання фірми „Данфосс”. Затрати на обладнання та його встановлення складають від 10 до 50 тисяч грн. (без теплообмінника) в залежності від витрати води (діаметра трубопроводу). Наприклад, встановлення подібної системи на вводі системи опалення в учбовий та учбово-лабораторний корпуси ЗДІА обійшлося б приблизно в 37,5 тис. грн. Тому важливо оцінити очікувану економію коштів від впровадження такої системи ще до її проектування, щоб розрахувати строк її окупності.

Задача 1.1

Розрахувати економію коштів та строк окупності при використанні чергового опалювання учбових корпусів Запорізької державної інженерної академії.

Рішення

Для визначення економії теплової енергії і грошових коштів від автоматизації системи опалювання необхідно знати число годин роботи учбових корпусів академії. Розрахунок проведемо для існуючого зараз шестиденного режиму роботи, а зміну частки економії при переході на п'ятиденний або семиденний режими роботи оцінимо у відсотках по відношенню до початкової величини. Приймаємо, що академія працює в наступному режимі:

Понеділок з 8⁰⁰ до 20⁰⁰

Вівторок з 8⁰⁰ до 20³⁰

Середа з 8⁰⁰ до 20⁰⁰

Четвер з 8⁰⁰ до 20⁰⁰

П'ятниця з 8⁰⁰ до 20³⁰

Субота з 8⁰⁰ до 20⁰⁰

Неділя вихідний.

Врахуємо також, що протягом опалювального сезону є три святкові дні. Приймемо, що опалювання відключається за годину до закінчення роботи (в цей час практично немає ніяких занять), а у вівторок і п'ятницю (дні консультацій для заочників) за 30 хвилин до закриття академії. В звичайний день опалювання включається за 3 години до початку роботи, а після вихідного дня - за 6 годин. Це необхідно для того, щоб прогріти приміщення до початку робочого дня. В результаті ми можемо представити тижневий режим опалювання в наступному вигляді:

Понеділок з 2⁰⁰ до 19⁰⁰

Вівторок з 5⁰⁰ до 20⁰⁰

Середа з 5⁰⁰ до 19⁰⁰

Четвер з 5⁰⁰ до 19⁰⁰

П'ятниця з 5⁰⁰ до 20⁰⁰

Субота з 5⁰⁰ до 19⁰⁰

Неділя вихідний.

У зв'язку з скороченням опалювального сезону останніми роками приймемо тривалість опалювального сезону 154 дні (22 тижні). Це на 20 днів менше розрахункового значення (174 дні). Підраховувавши величини, що цікавлять нас, можемо записати:

Тривалість робочого (звичайного) опалювання в тиждень 89 годин.

Тривалість чергового опалювання в тиждень 79 годин.

Тривалість робочого опалювання за сезон

(з урахуванням 3-х святкових днів) 1913 годин.

Тривалість робочого опалювання за сезон 1783 годин.

Тривалість опалювального сезону 3696 годин.

Економію теплоти в результаті вживання чергового опалювання (%) підрахуємо по формулі:

,

де Q_об. – кількість теплоти що витрачається на опалювання протягом сезону без вживання чергового опалювання, кВт;

- задана температура в приміщеннях академії;

- температура зовнішнього повітря (приймаємо рівною (-0,4^оС) – середня температура для опалювального сезону в місті Запоріжжя).

- питомі теплові втрати будівлі на 1^оК, кВт/К.

розраховується аналогічно, тільки

- тривалість опалювального сезону, години;

- тривалість чергового утеплення за сезон, години.

Спрощуючи формулу запишемо:

*100%

Економія грошових коштів (приймаючи за початкове значення витрати на опалювання учбового і учбово-лабораторного корпусу в 1999р. – 163760 грн.) складе 28900 грн. за опалювальний сезон.

При переході на п'ятиденний (семиденний) режим роботи академії економія збільшиться (зменшиться) на 13,3%.

Зниження температури чергового опалювання на 2^оС (до 8^оС) приведе до збільшення економії на 25%. Підвищення температури чергового опалювання на 2^оС (до 12^оС) зменшить економію на 33%.

Після цього треба підібрати обладнання (наприклад, з прайс-листів фірми „Данфосс”), підрахувати затрати на впровадження системи, і розрахувати строк окупності.

Задача 1.2

Розрахувати економію від впровадження системи автоматичного регулювання опалення адміністративного корпусу підприємства, яке працює п’ять днів на тиждень, 10 годин на день.

Прийняти, що економія буде отримана за рахунок:

1. зниження температури повітря в приміщеннях у робочі години до 18˚С (в даний час зафіксовано перегрівання приміщень в середньому на 2˚С);

2. зниження температури повітря в приміщеннях у неробочі години до 10˚С.

Розрахувати також строк окупності системи, що буде впроваджена, прийнявши, що діаметр подаючого трубопроводу до будівлі – 70 мм. Для зниження строку окупності в системі не передбачено теплообмінник. Річні витрати коштів на опалення до впровадження системи 90 тис. грн.

Задача 1.3

Будівля витрачує на опалення 65000 грн. на рік, використовуючи систему регулювання з погодною корекцією. Пропонується встановити оптимізатор [1]. Очікувана економія 10%. Строк роботи 8 років. Ставка дисконтування 17%. Впровадження нової системи регулювання з оптимізатором обійдеться у 3500 грн. Розрахувати чисту дисконтовану вартість, внутрішню норму прибутку, строк окупності.

Задача 1.4

Крупна будівля опалюється за допомогою чотирьох електричних котлів. Річні витрати на опалення складають близько 300 тис. грн. Яку систему регулювання ви б запропонували для цієї електричної котельні? Які необхідно організувати режими, враховуючи, що реєстрація споживання котлів здійснюється трьохзонним лічильником електричної енергії?

Вартість електроенергії:

· Звичайний тариф (з ПДВ) – z_зв = 17,2 коп/кВт-год;

· Нічний тариф (23⁰⁰ – 6⁰⁰) – z_ніч = 0,25* z_зв;

· Піковий тариф (8⁰⁰ – 10⁰⁰; 17⁰⁰ – 21⁰⁰); z_пік = 1,8* z_зв;

· Полупіковий тариф (10⁰⁰ – 17⁰⁰; 21⁰⁰ – 23⁰⁰); z_п-пік = 1,02* z_зв;

2. Дослідження процесів охолоджування (нагріву) приміщення при зміні режиму (відключенні) опалювання

Як вже вказувалось вище, одним з основних способів економії енергії, що витрачається на опалювання, є поліпшення якості регулювання, зокрема використання чергового опалювання, при якому в години незайнятості приміщення зменшується кількість теплоти, що подається в нього, або повністю припиняється подача. Купівля і установка такої системи регулювання вимагає значних грошових затрат, тому доцільно заздалегідь оцінити можливу економію засобів, для чого може потребуватись аналіз на моделі процесів охолоджування і нагріву приміщень.

У тих випадках, коли застосовується електричне опалювання, режими управління системою повинні враховувати відмінності в тарифах на електроенергію по зонах доби, зменшуючи подачу теплоти в часи пік і акумулюючи теплоту в елементах конструкції будівлі вночі.

Все це вказує на необхідність вживання теорії нестаціонарного теплообміну для рішення практичних задач заощадження енергії на опалювання житлових і промислових будівель.

2.1 Теплові баланси і зміна температури повітря в закритому (робочому або житловому) приміщенні при сталому тепловому стані.

У сучасній теорії опалювання і вентиляція закриті приміщення розглядаються звичайно в стаціонарному стані. При цьому приймають умовно тепловиділення від іншого обладнання, нагрівальних приладів і інших джерел теплоти (Q, Вт), внутрішню і зовнішню температури повітря (t_В^οС і t_Н^οС) і відповідні їм відносні вологості (φ і φ_Н) за величини, що залишаються постійними упродовж тривалого відрізка часу, протягом якого тепловий потік можна вважати цілком сталим.

За цих умов тепловий баланс всякого приміщення може бути представлений в елементарній формі наступним рівнянням [3]:

Q - q(t_В - t_Н) – G*Δh = 0 (1)

де q - теплова характеристика приміщення, тобто кількість теплоти, що втрачається за 1 секунду через зовнішні огорожі при 1^οС різниці температур (внутрішньої і зовнішньої), Вт/К

G – сумарний повітрообмін (кг/с).

За відсутності рециркуляції, зволоження і значних вологовиділень в приміщенні одержимо:

Q - q(t_В-t_Н) - G_Н*С_Р(t_В-t_Н)= 0 (2)

де G_Н – надходження зовнішнього повітря, кг/сек

С_Р – теплоємність, кДж/(кг*К),

тобто в сталому стані і незмінних зовнішніх умовах постійність температури досягається при рівності тепловтрат через зовнішні огорожі і з вентиляційним повітрям тепловиділенню від різних джерел теплоти, розташованих в даному приміщенні. Звідси:

(3)

(4)

За відсутності повітрообміну (природного і вимушеного) і без урахування інфільтрації:

(5)

З цих формул для сталого стану можна вирішувати 2 задачі:

1. по заданій t_В визначати G_Н при t_Н = const і Q= const.

2. по заданому G_Н визначати t_В при t_Н = const і Q= const.

При цьому в обох випадках умовно приймають, що теплообмін відразу набуває стаціонарного характеру і відповідно, тепловий потік встановлюється миттєво.

2.2 Недостатність методу стаціонарних балансів.

Експлуатація опалювальних установок, що проводиться згідно графіка експлуатації, побудованого на основі даних рівнянь теплового балансу, не дає бажаних результатів.

Приклад 1.

Приміщення об'ємом Vком =400 м³ має q=200 Вт/К. Якщо нехтувати інфільтрацією (її звичайно враховують в q) і прийняти tв=const =20 ^οС, то тепловиділення від нагріву приладів (Q) складуть:

Q=200*(20- t_Н)=4000-200 t_Н

Якщо t_Н знижується з (-5^οС) до (-15^οС)

Q1 =4000-200*(-5)=5000 Вт

Q2 =4000-200*(-15)=7000 Вт

Але досвід показує, що при нетривалому (наприклад нічному) зниженні t_Н на 10^οС абсолютно не потрібно посиленої топки за цей період.

Приклад 2.

Аудиторія має об'єм V=165 м³ при q=100 Вт/К. t_В до початку занять дорівнює 16^оС, а t_Н = -10 ^οС. Тепловиділення від нагрівальних приладів дорівнює:

Q =100*(16+10)=2600 Вт

Аудиторію заповнило 40 студентів з тепловиділенням 40 Вт*40 = 1600 Вт. За годину після початку роботи:

Це значення нереально, оскільки частина теплоти, що була виділена, піде на нагрів конструкцій.

2.3 Теплові баланси і зміна температури при несталому стані.

Для нестаціонарного випадку вираз балансу можна записати

q (t_B –t_H) dτ+Wdt=Qdτ, (6)

де q = q₁ +q₂ + q₃

q₁- теплова характеристика приміщення, Вт/К

q₂ - теплота витрачена на підігрів вентильованого повітря на 1^ο,

q₃– те ж для повітря, що поступає в приміщення унаслідок інфільтрації

W- теплота, що акумулюється або віддається будівельними конструкціями при зміні їх температури на 1^ο, Дж/К

Інтегруючи, отримаємо:

або

, (7)

де

t_О- температура приміщення в початковий момент

Q – тепловиділення від машин, людей, нагрівальних приладів і т.д.

Важлива характеристика, що визначає темп приросту температури -

W=W'+W''

W'- тепло, що акумулюється або віддається будівельними конструкціями при зміні їх поверхневої температури на 1^о, Дж/К

W''- тепло, що акумулюється або віддається машинним устаткуванням.

Спостереження показують, що приміщення відносно темпу зміни температури, можна розділити на дві групи:

1. Житлові, суспільні і виробничі приміщення, в яких відсутні інтенсивні джерела тепловиділень, і немає повітрообміну з багатократною зміною повітря. В таких приміщеннях можна приймати, що одним м² поверхні внутрішніх огорож (стін, підлоги і стелі) сприймається при підвищенні або виділяється при зниженні температури поверхні на 1^о кількість теплоти приблизно 84 кДж/м² (W' = 84 кДж/м²).

2. Приміщення великої продуктивності по перевазі виробничого типу або суспільні з великою густиною людей, в яких є значні тепловиділення і які забезпечені до того ж пристроями, що вентилюють. Для таких приміщень W' = 50 кДж/м²

Користуючись рівнянням (7) і вищенаведеними вказівками для визначення акумульованої теплоти, можна вирішувати різноманітні задачі експлуатації опалювальних установок, у тому числі і перераховані вище.

Задача 2.1

Розрахувати зниження температури в приміщенні через 8 годин для умов приклада 1, використовуючи формули для несталого стану.

Задача 2.2

Розрахувати зниження температури в приміщенні через 1 і 2 години для умов приклада, використовуючи формули для несталого стану.

Задача 2.3

Кожному студенту для своєї спальної кімнати визначити до якого рівня знизиться температура при відключенні опалення у вечірній період пікового тарифу на електроенергію, який триває 4 години. Зовнішня температура (-20)˚С. Теплові втрати розрахувати, виходячи з фактичних розмірів стін, вікон та матеріалів будівлі. Прийняти що к моменту відключення електричного опалення (прийнятого в задачі) температура приміщення досягла значення 23˚С (використано натоп перед піковими годинами). Через скільки годин температура приміщення досягне мінімально допустимого рівня 18˚С?

3 Економія в системах вентиляції

Задача 3.1

Річне теплове навантаження в будівлі складає 834278 кВт-год, вартістю близько 9177$. Тепловтрати через конструкцію будівлі складають 5,1 кВт/К (тобто необхідно 5,1 кВт теплоти на кожний 1К внутрішнього-зовнішнього перепаду температури) і тепловтрати за рахунок вентиляції складають 4,55 кВт/К.

Питання 1 - Яка кількість використаної енергії і затрати на рік на теплові втрати через конструкцію будівлі?

Питання 2 - Яка кількість використаної енергії і затрати на рік на теплові втрати через вентиляцію?

Питання 3 - Підведення свіжого повітря на даний момент 50%. Якщо воно скоротиться до 20%, який рівень енергозбереження і економії грошових коштів буде досягнутий.

Питання 4 - Що необхідно взяти до уваги при впровадженні такої системи?

Рішення

Питання 1

– Доля тепловтрат через конструкцію будівлі q=

Енерговикористання за рік

Q = 834278 кВт-год * 52,8% = 440499 кВт-год

Вартість витраченої енергії

Z = 9177 * 52,8% = 4845 $

Питання 2 -

Доля тепловтрат через вентиляцію

q = 4,55/(5,1 + 4,55)*100% = 47,2%

Енерговикористання за рік

Q = 834278 кВт-год * 47.2% = 393779 кВт-год

Вартість витраченої енергії

Z = 9177$ * 47.2% = 4332$

Питання 3 -

Зниження потоку вхідного повітря

g = (50 – 20)/50 * 100% = 60%

Збережена енергія

ΔQ = 393779 кВт-год * 60% = 236267 кВт-год.

Економія грошових коштів

Z = 4332$ * 60% = 2599$

Питання 4 - Необхідно взяти до уваги:

• Вільне охолоджування в літній час.

• Концентрація С, СО₂ і інших забруднюючих речовин.

• Рівні вологості.

• Задача 3.2

• Розглядається будівля з тепловим навантаженням 722800 кВт-год на рік і витратами на неї 7950$. Тепловтрати через конструкцію будівлі складають 6,2 кВт/К і на вентиляцію 7,0 кВт/К. Основний циркуляційний вентилятор має постійну швидкість і споживає 63940 кВт-год електроенергії в рік вартістю 0,05$ за кВт-год.

Передбачається запровадить регулювання вентиляції за допомогою датчика СО₂, сигнал від якого поступає на перетворювач частоти, регулюючий швидкість обертання вентиляторів. Очікується, що впровадження такої системи дозволить досягти 60% зменшення подавання повітря, хоча в той же час виникає додаткові втрати: 1 кВт на інвертування і 100$ в рік на експлуатацію/ремонт цього перетворювача. При вартості інвертування і датчика СО₂ 7200$, розрахуйте період окупності інвестицій, чисту дисконтовану вартість і внутрішню норму прибутку, виходячи зі строку роботи 10 років. При розрахунку ЧДВ використовуйте ставку дисконтування 15%.

(Підказка: спочатку розрахуйте поточні теплові втрати через конструкцію будівлі і вентиляцію; потім розрахуйте економію теплоти у вентиляції при зниженні потоку на 60%; за допомогою формули Q = kV³. Розрахуйте економію електричної енергії у вентиляторі; прийнявши, що він працює 8760 годин на рік, розрахуйте паразитне навантаження інвертування).

4 Вибір джерела теплопостачання

Задача 4.1

Заводський склад потребує мінімальне опалення в нічний час. Розглядаються два способи опалення. Перший – з використанням електричних нагрівачів. Другий передбачає експлуатацію котлоагрегату на мазуті. Витрати на електричну енергію, включаючи ПДВ, складають 17,2 коп. за кВт-год. Мазут коштує 1 грн. за 1 л. Котлоагрегат має ККД 70% за вищою теплотворною здатністю. Якщо не враховувати витрати на роботу насосів та вентиляторів, в якому випадку питомі витрати на опалення будуть меншими? Вищу теплотворну здатність мазуту прийняти рівною 42,5 МДж/л.

Рішення:

1) Витрати на електроенергію:

Z_ел. = (1 кВт-год/3,6 МДж) * 0,172 грн/ кВт-год = 0,0478 грн/МДж

2) Витрати на мазут:

Z_{тепллоти маз.} =

Висновок: експлуатаційні витрати будуть меншими при використанні мазутного котлоагрегату.

Задача 4.2

Розв’язати попередню задачу при встановленні трьохзонного лічильника електроенергії. Нічний тариф складає 0,25 від звичайного.

Задача 4.3

Для великого котлоагрегату треба вибрати одне з джерел енергії, перерахованих нижче.

1. Природний газ, = 38,9 МДж/м³; η= 80%; Z_пр.газ.= 35 коп/м³.

2. Нафтове паливо = 42,3 МДж/л; η = 78%; Z_мзз. = 95 коп/л.

3. Електрична енергія, η = 99%; Z_ел. = 15,6 коп/кВт-год.

Задача 4.4

У сільській місцевості є дві можливості для опалення: топити вугіллям і встановити електричний котел. Чи буде вигідним встановлення електричного котла сумісно з трьохзонним лічильником електричної енергії при наступних умовах?

· Вартість вугілля – 300 грн за тону.

· вугілля - 24,5 МДж/кг.

· η вугільної печі – 65%.

· Вартість електроенергії:

o Звичайний тариф – z_зв = 15,6 коп/кВт-год;

o Нічний тариф (23⁰⁰ – 6⁰⁰) – z_ніч = 0,25* z_зв;

o Піковий тариф (8⁰⁰ – 10⁰⁰; 17⁰⁰ – 21⁰⁰); z_пік = 1,8* z_зв;

o Полупіковий тариф (6⁰⁰ – 8⁰⁰; 10⁰⁰ – 17⁰⁰; 21⁰⁰ – 23⁰⁰); z_п-пік = 1,02* z_зв;

· Для економії енергії використовують нічний перегрів будинку, а також відключення електричного котла в години пікового тарифу. Для спрощеного врахування цих заходів прийняти, що навантаження пікових годин перенесено на нічні години.

· Циркуляція теплоносія – природна.

Задача 4.5

1). Для умов задачі 4.4 розрахувати економічні показники впровадження електричного котла (строк окупності, чисту дисконтовану вартість, внутрішню норму прибутку), якщо строк працездатності котла 12 років; його вартість з установкою 700 грн. Вартість трьохзонного лічильника електричної енергії – 1400 грн. (в вартість входить його програмування).

2). Цю задачу рішити для випадку встановлення додатково к електричному котлу та трьохзонному лічильнику ізольованого бака-акумулятора об’ємом 2 м³, вартістю 1000 грн. (включаючи вартість робіт і додаткового устаткування), який дозволить заготовляти гарячу воду для опалення в нічний час, і зовсім відмовитись від витрати електричної енергії котлом в денний час.

5 Утеплення будівель

Задача 5.1

Промислова будівля має неутеплену бетонну кришу з горищним перекриттям (покрівля з рулонних матеріалів). Чи доцільно провести її утеплення матеріалом ISOVER KT-11-50 товщиною 50 мм, вартістю 1,27 у. о. за 1 м². Прийняти товщину бетонних перекриттів 0,3 м; коефіцієнт теплопровідності бетону λ_бет. = 1, 28 ; утеплювача - λ_ут. = 0,036 . Температура повітря в цеху 16 ˚С, кліматичні умови прийняти для м. Запоріжжя. Опалення в цеху здійснюється газовим котлом з ККД 70% ( = 34,5 МДж/м³). Коштовність газу 60 у. о. за 1 м³. Максимальний прийнятний строк окупності – 2 роки. Коштовність робіт прийняти рівною 0,4 у. о. за 1 м².

Задача 5.2

Для умов задачі 5.1 вибрати економічну товщину ізоляції, якщо окрім названої пропонується ще:

ISOVER KT-11-75 товщиною 75 мм, вартістю 1,9 у. о. за 1 м²;

ISOVER KT-11-100 товщиною 100 мм, вартістю 2,53 у. о. за 1 м².

Вартість робіт пропорційна кількості шарів ізоляції і не залежить від товщини матеріалу. Строк оцінювання прийняти 20 років.

Задача 5.3

Визначити економію теплової енергії за рахунок заміни вікон у дерев’яних переплетеннях з подвійним склінням на вікна у пластикових переплетеннях з потрійним склінням. Площа вікна 2,2 м². Температура у приміщенні 19˚С. Будинок знаходиться у м. Запоріжжі. Тепловий опір вікон у дерев’яних переплетеннях з подвійним склінням 0,23 ; тепловий опір вікон у пластикових переплетеннях з потрійним склінням 0,571 . Який буде строк окупності, якщо вартість нового вікна 220 грн. за м² (з установленням), а вартість теплоти 20 грн. за ГДж?

Задача 5.4

Визначити фінансову доцільність утеплення будівлі системою „Марморок”, яка має тепловий опір 2,0 . Тепловий опір існуючої будівлі 0,6 . Вартість матеріалів 250 грн. за м², вартість монтажних робіт 10 грн. за м². Температура у приміщенні 19˚С.Будинок знаходиться у м. Запоріжжі. Вартість теплоти 20 грн. за ГДж.

6 Розрахунок економії від заміни світильників

Аналіз витрат більшості освітлювальних установок показує, що основною статтею витрат є вартість електроенергії.

При оцінці ефективності системи освітлення важливо оцінити істинні витрати, пов'язані з даною системою. Це припускає не просто порівняння відповідних витрат на лампи і світильники. Тут легко упустити деякі інші істотні фактори, такі як зменшення кількості світильників, використання регуляторів, відбивна здатність поверхонь, доля скління огороджувальних конструкцій і характер використання приміщень.

В якості прикладу розглянемо питання доцільності заміни в цеху світильників з лампами розжарювання на світильники з натрієвими лампами високого тиску [2].

Світлотехнічні розрахунки проведені згідно методикам і нормативам Великобританії.

6.1 Початкові витрати на придбання освітлювачів

В цеху, який розглядається, площею 6300 м² встановлено 252 освітлювача з лампами розжарювання. Потужність кожної – 500 Вт, світловіддача – 15 лм/Вт, що дає загальну світлову потужність 1890000 лм, яка рівномірно розподілена по цеху. Рівень освітлювання – 300 люкс, допустимий для категорії робіт, які виконуються в цеху. Дослідження освітлення показало, що 48 натрієвих ламп високого тиску потужністю 431 Вт забезпечать такий же рівень освітлення в цеху. Світловіддача ламп -100 лм/Вт, отже загальна світлова потужність буде складати 2068800 лм.. Середня освітленість буде складати 328 люкс, хоча в деяких зонах вона може бути трохи вищою, а в деяких трохи нижчою.

Таблиця 6.1 Початкові витрати на придбання освітлювачів

	Тип лампи і потужність (Вт)
GLS 500	SON 400
Кількість світильників
Вартість одного світильника, включаючи регулювання, $
Вартість заміни однієї лампи, $
Вартість установки одного світильника, $
Загальні капітальні витрати
GLS = Звичайна лампа розжарювання SON = Натрієва лампа високого тиску

Як видно з таблиці 6.1 початкові капітальні витрати на встановлення натрієвих ламп високого тиску складає 16704 $.

Після визначення кількості і вартості нових світильників, потрібно розрахувати розмір енергозбереження. Лампи розжарювання споживають 378000 кВт-год на рік (252 світильники × 500 Вт × 300 годин).

Вартість спожитої енергії - 18900 $ в рік при ціні на електроенергію 0,05$/кВт-ч. Аналогічні розрахунки для натрієвих ламп, з урахуванням коефіцієнта потужності, дають витрати у розмірі 3286 $ на рік.

Таблиця 6.2 Порівняння витрат на електричну енергію

	Тип лампи і потужність (Вт)
GLS 500	SON 400
Кількість світильників
Споживання (Вт)
Коефіцієнт потужності	1,0	0,85
Вартість електроенергії ($/кВт-год)	0,05	0,05
Години роботи (годин/рік)	3000*	2700**
Загальні витрати на енергію($/рік)

Примітки:

* Ручне управління освітленням..

** Передбачається управління освітленням з допомогою вимикача з годинниковим механізмом, щоб забезпечити збіг роботи освітлення з робочим часом на даному об'єкті.

6.3 Порівняння операційних витрат

Наступним етапом є розрахунок операційних витрат (очищення ламп, їх заміна). За оцінками, очищення кожного світильника стоїть 0,5$. Лампи розжарювання необхідно чистити 3 рази на рік, отже витрати на очищення складуть 378$. Натрієві лампи потребують чищення 2 рази на рік, внаслідок чого витрати на очищення складають 48$ в рік.

Термін служби лампи розжарювання - 1500 годин. Отже, в кожному світильнику впродовж року необхідно буде замінити 2 лампи при роботі 3000 годин. При вартості кожної лампи розжарювання 12$, загальні витрати на заміну ламп складають 6048$ на рік. Термін служби натрієвих ламп 12000 годин, і для роботи впродовж 2700 годин на рік, в кожному світильнику доведеться замінити по 0,225 лампи. При вартості заміни лампи 48$, загальна вартість заміни ламп складе 518$ на рік.

Загальні річні експлуатаційні витрати для ламп розжарювання складають 25326$; для натрієвих ламп - 3852$.

Таблиця 6.3 Порівняння витрат: Операційні витрати

	Тип лампи і потужність (Вт)
GLS 500	SON 400
Кількість світильників Вартість очищення світильника, $ Період чистки (роки) Загальна вартість очищення, $/год	0,5 0,33	0,5 0,5
Вартість заміни ламп, $/год
Операційні витрати($/год)
Загальні операційні витрати, $/год (Витрати на енергію плюс операційні витрати)

6.4 Розрахунок строку окупності і ЧДВ

Розрахунок строку окупності

Економія витрат

Е = 25326 - 3825 = 21474$ за рік

Строк окупності

τ = 16704 - 21474 = 0,78 років

Чиста дисконтована вартість

Строк роботи освітлювачів та контрольно-регулювальної апаратури – 10 років. Ставка дисконтування 30%

№ року	Капітал	Економія	Грошовий потік	Ставка дисконту	Дисконтований, грошовий потік
	-16704		-16704		-16704
				0,769
				0,592
				0,455
				0,350
				0,269
				0,207
				0,159
				0,123
				0,094
				0,073
РАЗОМ:

Внутрішня норма прибутку = 129 %

Література

1. Энергосбережение в зданиях и сооружениях. Конспект лекций./ Составитель Н.Ю. Бердышев. – Запорожье: Издательство ЗГИА, 2003. – 70с.

2. Основы энергосбережения. Конспект лекций./ Составитель Ю.Г. Качан. – Запорожье: Издательство ЗГИА, 2002. – 184с.

3. Соколов В.С. Нестационарный теплообмен в строительстве – М. Профиздат, 1953. – 336с.

Дата добавления: 2015-06-27