Вибір параметрів живлячої мережі напругою вище 1 кВ

 

На формування схеми живлячої мережі цеху напругою вище 1 кВ істотно впливає кількість і потужність трансформаторів цехових трансформаторних підстанцій, наявність (чи відсутність) у цеху високовольтних електроприймачів, спосіб компенсації реактивної потужності і місця установки компенсуючих пристроїв, категорія електроприймачів, віддаленість цеху від джерела живлення та інші фактори.

 

5.7 Розрахунок втрат електричної енергії в елементах системи цехового електропостачання та складання балансу втрат електроенергії

 

Структура електроспоживання дає змогу визначити ділянки в схемі електропостачання з найбільшими втратами електроенергії та визначити відповідні заходи з енергозбереження.

Сумарні втрати електроенергії в мережі електропостачання визначаються [11]:

,

де – втрати електроенергії в трансформаторах КТП, МВт·год/рік;

– втрати електроенергії в кабельній ліній 10кВ, що живить КТП, МВт·год/рік;

- втрати електроенергії в цеховій мережі споживача, МВт·год/рік.

Втрати електроенергії в кабельній ліній 10кВ, що живить КТП, МВт·год/рік:

,

де – кількість кабельних ліній;

– питомий опір кабельної лінії, Ом/км;

– довжина кабельної лінії, км;

- розрахунковий струм кабельної лінії.

Втрати електроенергії в цеховій мережі споживача, МВт·год/рік

,

де - розрахунковий струм вузла цехової мережі;

- еквівалентний опір цехової мережі, Ом.

де – активний опір живлячої лінії;

– активний опір і-ї ділянки цехової мережі;

– коефіцієнт завантаження і-ої ділянки відносно найбільш завантаженної ділянки, потужність якої прийнята за Р₁.

Втрати електроенергії в трансформаторах КТП, МВт·год/рік:

,

де , - каталожні дані трансформатора, кВт;

– кількість трансформаторів КТП;

- коефіцієнт завантаження трансформаторів КТП, в.о.:

– число годин максимальних втрат, год/рік.

 

5.8 Регулювання приєднаною потужністю трансформатора

 

При нерівномірному завантаженні технологічного обладнання протягом доби (наприклад, знижена навантаження в нічні або ремонтні зміни) рекомендується розглянути можливість відключення незавантажених трансформаторів, тобто провести регулювання при-з'єднаної потужністю трансформатора.

Можливість відключення одного трансформатора в одну зі змін оцінюємо за коефіцієнтом завантаженням трансформатору:

 

 

Оцінку втрат електроенергії проводимо за наступним виразом:

 

,

де - кількість робочих днів;

, , - кількість трансформаторів, що знаходяться під навантаженням під час відповідно 1, 2, 3 змін;

, , - тривалість відповідно 1,2,3 зміни, год;

, , - коефіцієнт завантаження відповідно 1,2,3 змін.

 

Це традиційний захід досить ефективно і не вимагає додаткових-них інвестицій.

При відключенні одного з силових трансформаторів на підстанції 10 / 0,4 кВ при не достатній завантаженні, знижуються втрати холостого ходу трансформаторів трансформаторної підстанції.

 

5.9 Модернізація системи освітлення цеху

 

Підвищення енергоефективності освітлювальних установок (ОУ) нерозривно связанo із завданням комплексного зниження витрат в ОУ, так як для будь-якого споживача важливо не тільки зниження енергоємності, але й термін окупності витрат на нову або переобладнаних ОУ. В кінцевому підсумку ефективність ОУ визначається вартістю світлової енергії, що генерується за термін служби ОУ і в значній мірі залежить від витрат на електроенергію (ЕЕ).

Структура вартісних показників ОУ складається, в принципі, наступним чином:

- Капітальні витрати на освітлювальні прилади (ОП) та джерела світла (ДС) - 10 ÷ 15%;

- Витрати на монтаж і обслуговування ОП - 15%;

- Вартість електроенергії - 70 ÷ 75%.

Економія електроенергії на освітлення не повинна досягатися за рахунок зниження норм освітленості, відключення частини світлових приладів або відмови від використання штучного освітлення при недостатньому рівні природного світла, оскільки втрати від погіршення умов освітлення значно перевершують вартість зекономленої електроенергії.

Ефективність ОУ залежить насамперед від:

- Світловий віддачі ІС та їх терміну служби;

- Світлотехнічних і енергетичних параметрів ОП;

- Стабільності протягом експлуатації параметрів світильників і, зокрема, характеристик ІВ при роботі їх в світильнику;

- Тарифів на ЕЕ;

- Числа годин використання ОУ на рік.

Поряд з цим, важливе значення має вартість ламп і світильників, а також вартість монтажу та обслуговування.

Звідси очевидна необхідність при вирішенні проблеми енергозбереження розглянути технічні характеристики, ефективність застосування, масштаби використання різних груп:

- Джерел світла;

- Освітлювальних приладів;

- Пускорегулювальної апаратури;

- Систем, що скорочують час використання штучного освітлення;

- Способів збереження характеристик ОУ в процесі тривалої роботи.

Разом з тим, важливе значення мають енергозберігаючі способи освітлення і сучасні методи та режими експлуатації ОУ. [ ]

 

5.10 Визначення теплової потужності будівлі. Оцінка можливості термомодернізації будинку

 

5.10.1 Теплотехнічний розрахунок

 

Приведений опір теплопередачі дійсних огороджувальних конструкцій RΣпр, м²·К/Вт повинний бути не менше за вимагаємих значень Rq min, які визначаються виходячи із санітарно-гігієнічних та комфортних умов і умов енергозбереження. Теплотехнічний розрахунок внутрішніх огороджувальних конструкцій будівлі проводиться при умові, що різниця температур між приміщеннями не більше 30С.

Для зовнішніх огороджувальних конструкцій опалюваних будинків та споруд і внутрішніх конструкцій, що розділяють приміщення, температури повітря в яких відрізняються на 3°С та більше, обов'язкове виконання умови [14]:

 

RΣ пр ≥ Rq min,

 

де RΣпр – приведений опір теплопередачі непрозорої огороджувальної конструкції чи непрозорої частини огороджувальної конструкції, м² ·К/Вт;

Rq min – мінімально допустиме значення опору теплопередачі непрозорої огороджувальної конструкції чи непрозорої частини огороджувальної конструкції, м² ·К/Вт.

Мінімально допустиме значення, Rqmin, опору теплопередачі непрозорих огороджувальних конструкцій, світлопрозорих огороджувальних конструкцій, дверей та воріт промислових будинків встановлюється згідно з табл.7 залежно від температурної зони експлуатації будинку, тепловологісного режиму внутрішнього середовища і теплової інерції огороджувальних конструкцій D, що розраховується за формулою:

 

,

 

де Ri – термічний опір i-го шару конструкції, що розраховується за формулою:

 

,

 

де δi – товщина i-го шару конструкції, м;

λiр – теплопровідність матеріалу i-го шару конструкції в розрахункових умовах експлуатації, Вт/(м · К);

si – коефіцієнт теплозасвоєння матеріалу i-го шару конструкції в розрахункових умовах експлуатації, Вт/(м²·К);

n – кількість шарів в конструкції за напрямком теплового потоку.

Мінімально допустиме значення, Rq min, опору теплопередачі внутрішніх огороджувальних конструкцій, що розмежовують приміщення з розрахунковими температурами повітря, які відрізняються більше ніж на 30С (стіни, перекриття), і приміщень з поквартирним регулюванням теплоспоживання визначають за формулою:

 

,

 

де tв1, tв2 –температури повітря в приміщеннях, 0С, що приймаються згідно з проведеними вимірами;

Δtcг – допустима за санітарно-гігієнічними вимогами різниця між температурою внутрішнього повітря і приведеною температурою внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції, 0С;

αв1 – коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні конструкцій, Вт/(м² К).

Приведений опір теплопередачі, RΣпр, м²·К/Вт, непрозорої огороджуючої конструкції розраховується за формулою:

 

 

де αв, αз – коефіцієнти тепловіддачі внутрішньої і зовнішньої поверхонь огороджувальної конструкції, Вт/(м².К);

λiр – теплопровідність матеріалу i-го шару конструкції в розрахункових умовах експлуатації, Вт/(м · К);

n – кількість шарів в конструкції за напрямком теплового потоку;

Ri – термічний опір i-го шару конструкції, згідно формули (2.3), м².К/Вт;

Термічний опір теплопередачі окремих зон підлог на ґрунті Rпг, (м²·°С)/Вт визначається за формулами[ 14 ]:

 

І зона - ;

ІІ зона - ;

ІІІ зона - ;

ІV зона - ;

 

де , , , - значення термічного опору теплопередачі окремих зон підлог на ґрунті, (м²·°С)/Вт, відповідно чисельно рівні 2,2; 4,3; 8,6; 14,2;

ΣRп - сума значень термічного опору теплопередачі шарів підлоги на ґрунті, (м²·°С)/Вт.

Величина ΣRп розраховується по рівнянню:

 

,

де n – кількість шарів підлоги на ґрунті;

δі – товщина і-го прошарку, м;

λі – коефіцієнт теплопровідності матеріалу і-го прошарку, (м²·°С)/Вт.

 

За результатами розрахунків складається порівняльна таблиця значень термічних опорів розрахункових та нормованих згідно [ 14 ].

 

5.10.2 Визначення теплової потужності всієї будівлі

 

При дотриманні оптимальних умов теплового балансу приміщень будинків необхідно щоб виконувалася в них умова рівності між тепловтратами і теплонадходженнями.

Сумарні розрахункові тепловтрати приміщень

 

,

 

де ΣQ0 – сумарні втрати теплоти через огороджувальних конструкції будівлі, Вт;

ΣQд – сумарні додаткові втрати теплоти огороджувальних конструкції, Вт;

ΣQінф – сумарні додаткові втрати теплоти на інфільтрацію холодного повітря, Вт.

 

Тепловтрати через огороджувальні конструкції будівлі (стіни, світлові й дверні прорізи, стелі, неутеплені підлоги)

 

,

 

де Fогр – розрахункова площа поверхні огороджуючої конструкції, м²;

R0 – опір теплопередачі огороджуючої конструкції (за результатами проведених розрахунків і зіставлення RΣпр и Rqmin), м²·°С/Вт;

tв, tз – відповідно температури усередині приміщення і зовнішнього повітря, °С:

- при визначенні тепловтрат через внутрішні стіни у формулу підставляються температури приміщень, які розгороджені даними стінами;

n – коефіцієнт, прийнятий залежно від положення зовнішньої поверхні огороджуючої конструкції відносно зовнішнього повітря.

Основні тепловтрати крізь підлоги Qпдл розраховуються як:

 

,

 

де: , , , - термічний опір теплопередачі окремих зон підлог на ґрунті, (м²·0С)/Вт;

F_I, F_II, F_III, F_IV – площі підлоги, відповідно першої, другої, третьої, четвертої зони, м²;

tв, tгр - відповідно внутрішня температура приміщень над підлогами і температура ґрунту (для практичних розрахунків приймається температура ґрунту tгр=+40С);

Сумарні втрати теплоти через огороджувальні конструкції визначаються по наступному вираженню

 

,

 

де ΣQст – сумарні втрати теплоти через зовнішні огородження, обчислені по кожному приміщенню, Вт;

ΣQвкн – сумарні втрати теплоти через світлові прорізи, обчислені по кожному приміщенню, Вт;

ΣQз.д – сумарні втрати теплоти через зовнішні двері (ворота), обчислені для приміщень у яких є вихід на зовнішню сторону будинку, Вт;

ΣQпдл – сумарні втрати теплоти через неутеплені підлоги, обчислені по кожному приміщенню з такими підлогами, Вт.

Розрахунок додаткових тепловтрат через огороджувальні конструкції

Додаткові втрати тепла через огороджувальні конструкції будівель обумовлені наявністю багатьох різних неврахованих факторів, що підвищують величини основних тепловтрат на деякі частки від їхніх значень. Величина сумарних додаткових втрат теплоти через огороджувальні конструкції визначається як сума наступних величин втрат теплової енергії:

- додаткові тепловтрати через зовнішні стіни, обумовлені орієнтацією будинків;

- додаткові тепловтрати через зовнішні огородження на орієнтацію стосовно сторін світу;

- додаткові тепловтрати на відкривання зовнішніх дверей (воріт);

- додаткові тепловтрати через не утеплені підлоги розташованими на ґрунті або над холодними підвалами;

- додаткові тепловтрати на інфільтрацію повітря через світлові прорізи;

- тепловтрати через нещільності світлових прорізів;

- додаткові тепловтрати на інфільтрацію повітря через дверні прорізи (ворота);

- додаткові втрати теплоти на інфільтрацію холодного повітря.

У підсумку проведених розрахунків за результатами дискретного визначення тепловтрат у приміщеннях будівлі визначається сумарне розрахункове значення тепловтрат ΣQвтр

Розрахунок різних видів теплонадходжень проводимо наступним чином. Сумарні тепло надходження складаються з:

- теплонадходження від людей;

- теплонадходження від працюючого електроустаткування;

- теплонадходження від джерел освітлення;

- теплонадходження від сонячної радіації;

- теплонадходження від матеріалів, що вистигають (розраховуються тількі для цехів);

Далі визначається теплова потужність будівлі як різниця між сумарними тепловими втратами та сумарними теплонадходженнями.

 

5.10.3 Заходи зі зменшення втрат теплової енергії через огороджувальні конструкції будівлі

 

Збільшення величини опору теплопередачі огороджувальних конструкції з метою приведення її до нормованих показників проводиться шляхом нанесення теплоізоляційного шару з відповідних (обраних) теплоізолюючих матеріалів.

Визначення необхідної товщини теплоізоляційного шару [14]

 

,

 

де λут - теплопровідність теплоізолюючого матеріалу, обирається з табл.8, Вт/(м · К).

Після визначення необхідної товщини теплоізоляційного шару δут для утеплення огороджувальних конструкцій в подальших розрахунках визначення теплової потужності будівлі береться величина Rqmin.

 

5.11 Енергозберігаючі заходи в технологічних установках об'єкта

 

Будь який технологічний процес виробництва продукції вимагає енергетичних витрат. Пропорція використання енергії на різних технологічних етапах залежить від продукції, що випускається. Втрати енергії можуть бути різноманітними. Причому енергія може бути різноманітною - електрична, теплова. Для будь-якого виробництва справедливо визначення того, що якщо продається продукція не дозволяє відновити витрачені при виробництві продукції, то дане виробництва нерентабельно. Що в свою чергу призводить до зменшення оборотного капіталу підприємства і його розорення. Раціональне використання енергетичних ресурсів на підприємстві є важливою складовою зниження виробничих витрат, і отримання прибутку, завоювання більшої частки ринку. Найбільший відсоток витрат у структурі втрат енергії припадає на витрати в енергетичних установках.

Тому пропонується в курсовому проекті реферативно розглянути питання про можливість енергозбереження в технологічних установках об’єкту проектування.

 

Перелік посилань

 

1. Правила устройства электроустановок, -М.: Энергоатомиздат, 1985.

2. Указівки по визначенню електричних навантажень у промислових установках / Інструктивні вказівки по проектуванню електротехнічних промислових установок. - 1968. - №6 - С.3-17.

3. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1984.

4. Справочник по проектированию електроснабжения / Под ред. В.И.Круповича и др. - М.: Енергия, 1980.

5. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию / Под ред. А.А.Федорова. Т.1. Электроснабжение. Т.2. Электрооборудование.-М.: Энергоатомиздат, 1986, 1987.

6. Инструкция по проектированию силового и осветительного электрооборудования промышленных предприятий (СН 357-77). - М.: Стройиздат, 1977.

7. Инструкция по проектированию электроснабжения промышленных предприятий СН 174-75. - М.: Стройиздат, 1975.

8. Правила технической эксплуатации електроустановок потребителей. - М.: Энергоатомиздат, 1986.

9. Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. - М.: Энергоатомиздат, 1986.

10. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий / Под ред. А.С.Овчаренко и др. -К.: Техника, 1985.

11. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Научное пособие для курсового и дипломного проектирования. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

12. Державних будівельних норм України «ДБН В.2.5-28-2006 Природне і штучне освітлення»

13. Айзенберг Ю. Б., Рожкова Н. В. Энергосбережение в светотехнических установках. Под общей редакцией доктора техн. наук, проф Ю. Б. Айзенберга. М.: 1999.

14. ДБН В.2.6-31:2006 Теплова ізоляція будівель.

15. Указания по технико-экономическому расчету электроснабжения промышленных предприятий. Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок. - 1969. - № 8.