Лекция 9. Энергосбережение в системах горячего водоснабжения

Технические мероприятия по экономии воды (ресурсосбережению) во внутренних водопроводах зданий Использование надежной водоразборной арматуры, уменьшающей утечки воды (арматура с керамическими уплотнениями, с седлами из нержавеющей стали, клапанами из высококачественной резины и синтетических уплотнителей и т.д). Применение смесителей с одной рукояткой, термостатических смесителей, полуавтоматической и автоматической арматуры, снижающих непроизводительные расходы воды. Установка смывных бачков рационального объема (4.6 литров), двойного смыва (3,6 литров). Снижение избыточного давления в системах холодного и горячего водоснабжения путем использования: - водонапорных баков; - регуляторов давления; - зонирования; - регулируемого привода насосов; - диафрагмирования системы путем: уменьшения диаметров подводок, установки аэрирующих насадок, струевыпрямителей, регуляторов расхода, установкой дисковых диафрагм. Стабилизация качества и температуры воды, что снизит бесполезные сливы воды качество которой не соответствует требованиям. Применением оборотных и последовательных систем водоснабжения. Использованием дождевых вод для технических и бытовых целей. Технические мероприятия по экономии воды (ресурсосбережению) в наружных водопроводах 1. Мониторинг крупных водопотребителей в городе, с точки зрения оценки состояния внутренних санитарно-технических систем зданий. 2. Замена воды питьевого качества на природную или частично очищенную воду для ряда водопотребителей, для которых нет необходимости в этом качестве (при соответствующем технико-экономическом и санитарно-гигиеническом обосновании). 3. Совершенствование учета водопотребления - полный переход на расчёты с населением за фактическое потребление холодной и горячей воды, исходя из показаний приборов учета. 4. Проведение работ по нормализации и контролю давления. 5. Совершенствование технологии обнаружения утечек воды. 6. Сокращение нерационального водопользования на предприятиях города. Технические мероприятия по эффективному использованию тепловой энергии в системах водоснабжения (энергосбережение) 1. Использование местных систем горячего водоснабжения с электрическими и газовыми водонагревателями, значительно снижающими теплопотери в системе. 2. Применение эффективной теплоизоляции. 3. Стабилизация температурного режима в централизованных системах горячего водоснабжения. 4. Применение пластинчатых водонагревателей и автоматизация тепловых пунктов. 5. Установка полотенцесушителей на циркуляционных стояках. 6. Регулировка режима работы полотенцесушителей в теплое время года. 7. Применение пластмассовых труб с малой теплопроводностью. 8. Использование греющих кабелей вместо циркуляции для поддержания расчетной температуры в точках водоразбора. 9. Установка счетчиков тепловой энергии. 10. Применение тепловых насосов для утилизации тепла канализационных стоков, вытяжной вентиляции, природных вод, грунта, воздуха для нагрева горячей воды. Технические мероприятия по эффективному использованию электрической энергии (энергосбережение) 1. Уменьшение массы перекачиваемой воды за счет снижения водопотребления и рационального использования воды. 2. Снижение гидравлического сопротивления трубопроводов путем использования труб с малой шероховатостью внутренней поверхности. 3. Предотвращения зарастания и коррозии внутренней поверхности труб, путем применения труб с внутренней поверхностью устойчивой к воздействию транспортируемой жидкости (пластмассовые, медные трубы), стабилизации качества воды. 4. Применением регулируемого привода для насосных установок. 5. Использование возобновляемых источников энергии (солнечной, ветровой и т.д.). Организационно - экономические мероприятия по энергоресурсосбережению 1. Повышение социального статуса воды как безальтернативного продукта питания, дефицитность которого возрастает. 2. Изменение нормативной базы водоснабжения и водоотведения в соответствии с новым законодательством на основе современных санитарно-гигиенических, медико-биологических исследований, учитывающих современное состояние здоровья россиян и экологию природных водных объектов. 3. Создание рыночной системы экономического управления водоснабжением и водоотведением, обеспечивающей экономическую заинтересованность всех участников процесса обеспечения потребителей водой требуемого качества и количества с учетом требований ресурсосбережения и экологии. 4. Разработка дифференцированных тарифов, учитывающих качество и количество воды полученной потребителем. 5. Организация оплаты по фактическому водопотреблению на основе учета потребленной воды квартирными приборами учета [2]. Выводы: 1. Системы водоснабжения являются самыми ресурсоемкими. 2. Резервы энергоресурсосбережения в системах водоснабжения составляют не менее 50 %. 3. Технические средства для реализации государственной политики ресурсосбережения имеются на российском рынке. 4. Для ускорения процесса энергоресурсосбережения необходимо изменить социальное отношение населения к воде путем изменения социально- экономических нормативов, учитывающих современное состояние здоровья населения и экологию природных водных объектов. Лекция 10. Энергосбережение при электроснабжении промпредприятий, объектов аграрно-промышленного комплекса, жилищно-коммунального хозяйства и системах освещения Экономию электроэнергии в системах цехового электроснабжения так же, как и в системах электроснабжения промышленных предприятий в целом, можно получить за счет проведения различных мероприятий, которые, условно можно разделить на конструкционные, технологические и электротехнические. Конструкционные мероприятия заключаются: - в уменьшении материалоемкости изделий; - замене металла синтетическими материалами; - замене литых деталей штампованными; - применении точного литья и др. Те Технологические мероприятия заключаются: - применении новых, энергосберегающих технологий; - автоматизации технологических процессов в целях их оптимального протекания; - уплотнении технологических циклов; ) • - использовании вторичных энергоресурсов и др. . Электротехнические мероприятия заключаютсяв проведении специальных мер, направленных: - на обеспечение оптимальной загрузки трансформаторов, двигателей, преобразователей; - применение нового надежного и экономичного электрооборудования в целях повышения эффективности производства; - рационализацию режимов работы электрооборудования; - уменьшение числа трансформаций; - применение рациональных напряжений, сечений, мест расположения подстанций и числа трансформаторов в них; - использование оптимального резервирования по ВН и НН; - целесообразную компенсацию реактивной мощности; - повышение уровня технического обслуживания и эксплуатации электрооборудования; - снижение электрических нагрузок в часы максимума нагрузок энергосистемы и др. Следует учитывать также экономию электроэнергии в электрическом освещении, которую получают за счет: - применения энергоэкономичных источников света (например, натриевых ламп высокого давления); - автоматического регулирования освещения путем включения и отключения источников света по специальной программе; - рационального размещения источников света; - надлежащей эксплуатации систем цехового освещения и др. Так, в химической промышленности внедрение новых бесконверсионных схем с агрегатами единичной производительностью 750 тыс.т метанола в год позволяет уменьшить удельный расход электроэнергии в 2,6 раза по сравнению с традиционной технологией. В цветной металлургии внедрение автогенной плавки медноникелевого сырья в агрегате непрерывного действия позволяет сократить удельный расход электроэнергии более чем в 2 раза. Другими резервами экономии электроэнергии в промышленности являются: - рациональное построение системы электроснабжения и, в частности, системы цехового электроснабжения; это касается этапов проектирования и реконструкции систем; - снижение потерь электроэнергии в действующих системах цехового электроснабжения, например, путем управления режимами электропотребления, регулирования напряжения, ограничения холостого хода электроприемников; - нормирование электропотребления в виде удельных норм расходов электроэнергии (на единицу продукции или на единицу выполненной работы); - нормирование электропотребления предполагает наличие в цехах и отделениях предприятий систем учета и контроля расхода электроэнергии; От цеховой сети напряжением до 1 кВ питаются потребители электроэнергии, которые можно разделить на три группы: - силовой электропривод; - электротехнологические установки; - осветительные установки. Основными требованиями, предъявляемыми к цеховой сети, являются: - обеспечение на всех участках схемы минимально возможной длины линий, рационального резервирования и наименьших изменений при росте или перераспределении нагрузок; - учет влияния окружающей среды, исключение возможности повреждения линий, учет требований, вытекающих из условий эксплуатации сети и ее перспективного развития при выборе конструктивного выполнения цеховой сети; - применение экономически целесообразных сечений линий (исключение недопустимого нагрева и разрушений для нормальных и аварийных режимов; минимальные потери электроэнергии). Потери активной мощности в линиях определяются: ∆Р_л = (ρ*ℓ_л*Р²_л)/ s_л*U²_н *cos²φ, где Р_л – мощность нагрузки, кВт; U_н – номинальное напряжение сети, кВ; cosφ – коэффициент мощности; ρ – удельное сопротивление материала (например, жилы кабеля); ℓ_л – длина линии, км; s_л –сечение линии, мм². Отсюда видно, за счёт чего можно экономить электроэнергию в линии. Сокращение длины линий осуществляется путём рационального распределения ЭП между ПС с учётом технологических особенностей производства; более глубокого ввода ВН к цехам, где устанавливают понижающие ПС; рационального выбора мест расположения ПС. Значительное число ЭД и др. ЭП загружены на 40-70% своей номинальной мощности и имеют продолжительность работы на х.х. 40-60% всего времени эксплуатации. Для ограничения х.х. их необходимо снабжать ограничителями х.х., которые включают в цепь катушки управления магнитным пускателем. Последний отключает ЭП при отсутствии нагрузки и тем самым снижает потребление электроэнергии. В общем балансе цехового электроснабжения значительное место занимают компрессорные, насосные и вентиляторные установки.Наиболее эффективные способы экономии электроэнергии в компрессорных установках: - обеспечение нормального режима охлаждения; - рациональное распределение нагрузки между наиболее экономичными по расходу электроэнергии компрессорами в соответствии с их параметрами; - экономичное регулирование производительности компрессоров в зависимости от их конструкции; - надлежащая эксплуатация установок (контроль за утечками сжатого воздуха, состояние сальников, фланцев и др.); - понижение сопротивления в нагнетательных клапанах и всасывающих трубопроводах. Экономию электроэнергии в насосных и вентиляторных установках получают путём рационального регулирования их производительности и давления (при использовании регулируемого электропривода вместо задвижек, применение резервуаров, изменение числа работающих агрегатов). Снижение потерь электроэнергии в цеховых трансформаторах получают при выполнении следующих мероприятий: - правильного выбора мощности и числа ТМ; - выбора рационального режима их работы; - исключения х.х. при малых нагрузках; - использовать экономически целесообразный режим работы ТМ; - уменьшить мощность цеховых ТМ за счёт компенсации реактивной мощности; - замена малонагруженных двигателей двигателями меньшей мощности. Снижение потерь электроэнергии в осветительных сетях.На промпредприятиях в зависимости от характера технологического процесса затрачивается на электрическое освещение около 10% потребляемой электроэнергии. Краткая характеристика источников света: - лампы накаливанияимеют простую схему включения, очень чувствительны к отклонениям напряжения, низкий КПД (около 2%); - кварцевые галогенные лампы являются разновидностью ламп накаливания; в основном применяются трубчатые лампы типа КГ мощность ламп от 1 до 5 кВт; ожидается увеличение единичной мощности до 20 кВт; - газоразрядные лампы, применяемые для освещения, основными типами которых являются: а) люминесцентные лампы низкого давления работают при температуре 15—25°С; средний срок службы составляет 10000 ч; б) ртутные лампы высокого давления, среди которых широкое применение получили лампы ДРЛ (дуговые ртутные люминесцентные), средний срок службы их составляет 10000 ч; в) трубчатые ксеноновые лампы, у которых параметры практически не зависят от температуры окружающей среды; имеют большую единичную мощность и применяются для освещения площадей, территорий различных объектов и т.д.; г) металлогалогенные лампы ДРИ — дуговая ртутная с добавками иодитов металлов); имеют высокую световую отдачу и хорошую цветопередачу; параметры ламп сильно зависят от колебаний напряжения сети; срок службы ламп составляет в среднем 1000—5000 ч, но может быть доведен до 10000 ч; д) натриевые лампы высокого давления являются весьма эффективными источниками света; они малочувствительны к изменению температуры окружающей среды и работают в диапазоне от —60 до +50 °С; электрические параметры ламп сильно зависят от напряжения сети; имеют высокую светоотдачу и срок службы, являются перспективными источниками света. Основными путями экономии электроэнергии в осветительных сетях являются: - применение наиболее надежных и экономичных источников света, пускорегулирующей аппаратуры, систем комбинированного освещения; - рациональное построение осветительных сетей; - нормализация режимов напряжения в осветительных сетях; - переход, где это целесообразно и возможно, на питание светильников напряжением 380 В; - применение рациональных режимов работы осветительных установок; - надлежащая эксплуатация осветительных сетей (периодическая чистка светильников, замена сгоревших ламп и др.). Общим недостатком газоразрядных ламп является наличие стробоскопического эффекта, обусловленного пульсацией светового потока, проявляющегося, например, в восприятии вращающихся частей машины неподвижными. Одной из действенных мер по снижению пульсаций светового потока может служить включение ламп на разные фазы трехфазной электрической сети. К перерасходу электроэнергии в осветительных сетях приводят отклонения напряжения. Так, при отклонении напряжения, равном 10%, потребление электроэнергии увеличивается для ЛЛ на 20%, для ртутных ламп – на 24%; срок службы ламп накаливания снижается на 92%, а газоразрядных – на 27%. Светодиодная лампамощностью 5 Вт (соответствует 60 Вт лампы накаливания и 12 Вт энергосберегающей ЛЛ) имеет срок службы 30000-50000 ч, но стоит в 2 раза дороже ЛЛ и в 10 раз ЛН.