Использование в системе воздухоснабжения давлений разного уровня

Для различных потребителей сжатого воздуха достаточно часто возникает необходимость иметь в подводящих трубопроводах давление воздуха, отличное от давления в магистрали. Чаще всего это более низкое, чем в магистрали, давление, достигаемое как правило, с помощью дросселирования, что, безу- словно, связано с увеличением удельного расхода энергии на сжатии воздуха.

В случае необходимости иметь повышенное по отношению к давлению в магистрали давление у по­требителя (например, Р _П = 0,8 МПа, что превышает давление в заводской пневмосети на 0,1÷0,2 МПс) целесообразнее применять дожимающий одноступен­чатый поршневой компрессор, к которому подаете, воздух из трубопровода более низкого давление Дожимающий компрессор повышает давление на0,1÷0,2 МПа и подает сжатый воздух к потребителю через самостоятельную сеть через ресивер.

Конкурентоспособным методом в последние годы является установка непосредственно у потребителя индивидуального компрессора на необходимое дав- ление.

Установка индивидуального компрессора обосно­вывается, как правило, в плане общезаводского ре­шения о рациональном сочетании централизованного и децентрализованного воздухоснабжения потреби­телей сжатого воздуха.

Наиболее часто в последние годы в России и за ру­бежом такая децентрализация осуществляется установ­кой индивидуальных винтовых компрессоров в блоч­ном исполнении производительностью в диапазоне 0,4÷50 м³/мин с воздушным охлаждением. Они компактны, занимают небольшую площадь и дают возмож­ность утилизировать тепло от системы воздушного ох­лаждения компрессора для обогрева помещения.

В любом случае при использовании у потребителя воздуха с давлением 0,4÷0,5 МПа вместо давлений в сети 0,7 МПа позволяет снизить расход электроэнер­гии на 30÷40 %.

В случае понижения давления в цехе или отдельных потребителей с резко переменным графиком нагрузки наиболее целесообразна установка перед по­требителем регуляторов давления «после себя».

6. ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕ СИСТЕМ
ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

ВОЗДУХА

 

 

Электроэнергия в системах вентиляции расходу­ется на работу приточных и вытяжных вентиляторов, циркуляционных насосов систем утилизации теплоты вентиляционных выбросов.

Количество потребляемой электрической энергии определяется установленной мощностью электродви­гателей для привода вентиляторов и насосов, а также продолжительностью их работы за определенный пе­риод времени (чаще всего за год).

Мощность вентиляторов, а также насосов опреде­ляется на основе выбора расчетных количеств воздуха Q или воды (или другого энергоносителя, использу­емого в системе утилизации теплоты вентиляционных выбросов Q _эн),м³/с.

Для нахождения мощности вентиляторов и насо­сов необходимо также знать действительные напоры, развиваемые вентилятором H _в (н/м²) и насосом H _н , м. Действительный напор, создаваемый вентилятором или насосом, необходим для преодоления рабочей средой всех аэродинамических сопротивлений в воздухопро­водах, воздухораспределителях, фильтрах, калорифе­рах и т. д.

Мощность электродвигателя вентилятора (кВт) можно рассчитать по формуле:

 

(2.6.1)

 

где: β = 1,05÷1,2 – коэффициент запаса мощности электродвигателя; Q – производительность вентиля­тора, м³/с; η – КПД вентилятора, его значение можно взять из технического паспорта вентилятора или из каталога, при отсутствии данных можно при­нять для осевых вентиляторов η_вент = 0,5-0,85 и для центробежных 0,4-0,7; η_пер – КПД передачи.

Мощность электродвигателя насоса найдется ана­логично:

 

 

где: Q – производительность насоса, м³/с; η_вент – КПД насоса.

 

Потребление электроэнергии вентилятором или насосом Э_н| можно определить по формулам:

 

(2.6.3)

(2.6.4)

 

где: Т_год – продолжительность работы вентилятора за год.

При обследовании систем вентиляции и кондицио­нирования промышленных предприятий следует при­нимать во внимание, что в последние годы объем про­изводства на многих предприятиях резко снизился, уменьшилось число работающих на предприятии, часть помещений стали сдаваться в аренду, изменился характер производства в сдаваемых помещениях и корпусах. Во многих помещениях произошел пере­ход с трехсменной работы на односменную. В связи с этим могли измениться и технические требования к системам вентиляции и кондиционирования, а также к графику их работы в течение суток. Поэтому энергоаудитору-электрику следует выяснить у энергоаудито­ра, обследующего системы вентиляции и кондициони­рования, вопрос о том, изменились ли требования к расходу воздуха в системах вентиляции и кондици­онирования. Расход воздуха должен удовлетворять требованиям СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиля­ция и кондиционирование». Расход воздуха должен обеспечивать санитарно-гигиенические нормы и нор­мы пожарной безопасности. Поэтому при изменениях объемов или характера производства требуется про­верить расход воздуха по методике, описанной в СНиП 2.04.05-91. При изменении численности персонала, работающего в помещении, можно вос­пользоваться табл. 2.6.1.

Мероприятия по экономии электроэнергии [12].

1. Замена вентиляторов старых типов с КПД 50÷63 % на современные вентиляторы с КПД 80-86 % дает экономию 20÷30% электроэнергии. Экономию электроэнергии можно рассчитать по формуле [26):

(2.6.5)

где: η_1, η_2, η_и и η_с – КПД заменяемого и нового вен­тилятора, электродвигателя, сети; Н – давление вен­тилятора, мм вод. ст.; Q – подача (производитель­ность), м³/мин; Т – годовое время работы вентиля­тора, ч.

2. Регулирование вытяжной вентиляции шиберами на рабочем месте взамен регулирования на на­гнетании дает экономию электроэнергии 10 %.

3. Замена общеобменных цеховых систем вентиля­ции на местные индивидуальные рекуперативные системы вытяжки, расположенные в зонах вред­ных выбросов, экономит до 50 % электроэнергии.

4.

Таблица 2.6.1 Минимальный расход наружного воздуха для помещений Помещения (участки, зоны) Помещения Приточные системы С естественным проветриванием Без естественного проветривания Расход воздуха на 1 чел., м3/ч на 1 чел., м3/ч обмен/ч % общего возду­хообмена, не менее Производственные 30*; 20**     - Без рециркуляции или с рециркуляцией при крат­ности 10 обменов/ч и более -   -   С рециркуляцией при кратности менее 10 обменов/ч Общественные и адми­нистративно-бытовые По требованиям соот­ветствующих СНиП 60: 20*** - - - Жилые 3 м3/ч на 1 м2 жилых помещений - - - - * При объеме помещения (участка, зоны) на 1 чел. менее 20 м3. ** При объеме помещения (участке, зоны) на 1 чел. 20 м3 и более. *** Для зрительных залов, залов совещаний и других помещений, в которых находятся люди до 3 ч непрерывно.

Использование регулируемого частотного привода вентиляторов, а также многоскоростных электро­двигателей позволяет экономить 20÷30% элек­троэнергии.

5. Автоматическое управление вентиляционными ус­тановками путем:

а) установки блокировки индивидуальных вытяж­ных систем на включение только при работе меха­низмов источника выбросов дает экономию элек­троэнергии 25÷70 %;

б) автоматического регулирования температуры теплоносителя калориферов приточных камер в за­висимости от температуры окружающего воздуха позволяет экономить до 10÷15% электроэнер­гии;

в) перевода на режимы «рабочее время» – «не­рабочее»; «режим выходного дня» с помощью ре­ле 2РВМ, ВС-44 и т. д.

6. Внедрение графиков работы вентсистем: отключе­ние в обеденное время, по окончании работы дает экономию электроэнергии до 20 %.

7. Устранение дефектов вентсистем, полученных при неквалифицированной сборке, монтаже и ремон­тах вентиляционных установок. К таким дефектам относятся:

а) снятие обтекателя перед входом в рабочее ко­лесо снижает КПД на 10 %;

б) укороченный диффузор снижает КПД на 6 %;

в) колесо осевого вентилятора перевернуто, КПД вентилятора снижается на 20÷40 %;

г) увеличение зазора между рабочим колесом и всасывающим патрубком центробежного вентилятора;

д) некачественное изготовление и монтаж отво­дов, тройников, колен, плохая штукатурка каналов, вмятины {эти дефекты увеличивают гидравли­ческое сопротивление системы).

8. Внедрение высокоэкономичных радиальных вен­тиляторов с загнутыми вперед лопатками повыша­ет КПД установки на 10÷%.

К мероприятиям по экономии электроэнергии в си­стемах кондиционирования относятся следующие:

1. Включение кондиционера только по необходимости

2. Уменьшение до минимально необходимого значе­ния температуры уставки но охлаждение и нагре­вание воздуха.

3. Исключение просачивания воздуха из некондици- онируемых помещений.

4. Уменьшение утечки в клапанах.

5. Минимизация количества воздуха, подводимого к помещению.

6. Поддержание оборудования в исправном состоя­нии, своевременный ремонт.

7. Использование регенерации энергии между пото­ками отработанного и свежего воздуха. Кондиционер должен работать только в рабочее время сотрудников и отключаться по окончании работы, Система должна быть либо охлаждающей, либо нагре­вающей. Нагревание должно осуществляться при темпе­ратурах в помещении ниже 18°С, охлаждение необхо­димо, чтобы температура не поднялась выше 26°С.

7. ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕ
СИСТЕМ ОСВЕЩЕНИЯ

 

Таблица 2.7.1. Сравнительные характеристики источников света Источник света Световая отдача, лм/Вт Средний срок службы, ч Индекс цветопередачи, Ra Примечание Пампа накаливания (ЛН) 7 ÷ 22 1000÷2000     Люминесцентная лампа (ЛЛ) 50 ÷ 90 5000÷12 000 92÷57   Компактам люминесцентная лампа (КЛЛ) 60-80 10 000     Дуговая ртутная лампа (ДРЛ)   16 000     Натриевая лампа высокого давления (НЛВД) 80-120 12 000     Металлогалогенная пампа (МГЛ)   10 000 75-95

Расход электроэнергии на освещение составляет в среднем 8÷10% от общего потребления энергии в машиностроении, 15÷25% – в текстильной, элек­тронной и полиграфической промышленности. Заме­на осветительных приборов на более эффективные легко реализуется, при этом достигается не только экономия электроэнергии, но и существенно увеличи­вается срок службы ламп, следовательно, снижаются и эксплуатационные расходы. Более качественное ос­вещение создает комфортные условия труда и повы­шает производительность работников предприятия.

7.1. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРООСВЕЩЕНИЯ

Для осветительных приборов используют напря­жения 12, 36, 127, 220 и 380 В. Коэффициенты мощ­ности ламп накаливания равны единице, у газораз­рядных ламп с пускорегулирующей аппаратурой – 0,5÷0,6. В осветительных установках с лампами ДРЛ и с люминесцентными лампами используется группо­вая компенсация реактивной мощности с помощью конденсаторных батарей.

Осветительные приборы являются однофазной на­грузкой. Эту нагрузку легко распределить по фазам для получения равномерной загрузки фаз. Освеще­ние представляет собой равномерный характер на­грузки, продолжительность работы которой зависит от сезона и географического положения. При исполь­зовании газоразрядных ламп в сети (прежде всего в нулевом проводе) появляются высшие гармоники.

Сравнительная характеристика источников света приводится в табл. 2.7.1 [22].

Лампы накаливания

Лампы накаливания имеют самую низкую свето­вую отдачу и самый маленький срок службы. Чаще всего ЛН используются в ЖКХ, на промышленных предприятиях для аварийного освещения производст­венных помещений, во вспомогательных и подсобных помещениях без постоянного пребывания людей, а также там, где другие лампы не подходят по условиям окружающей среды (повышенная влажность и др.) или при специальных требованиях по ограничению радиопомех. На срок службы ЛН сильно влияет вели­чина напряжения питания. На каждый процент изме­нения напряжения питания ламп срок службы ЛН из­меняется на 10 % в обратную сторону. Напряжение питания существенно влияет и на световой поток ЛН: на каждый процент изменения напряжения световой поток изменяется в ту же сторону на 3,7 %.

7.1.2. Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы являются самым рас­пространенным источником освещения администра­тивных зданий, конструкторских бюро, лабораторий, а также при небольшой высоте установки – до 4 м и производственных помещений. ЛЛ имеют светоотда­чу 50÷90 лм/Вт, что во много раз превышает свето­отдачу ЛН. Срок службы ЛЛ (не менее 5000 ч) также существенно выше срока службы ЛН. Люминесцентные лампы применяются для внутреннего освещения сухих помещений, так как на их работу влияют температура окружающего воздуха и влажность. При отклонении температуры окружающей среды от оптимальных значений снижается световой лоток: максимальная светоотдача ЛЛ при температурах 18÷25 °С. Область надежного зажигания ЛЛ находится при температурах

от -20 до +40°С. ЛЛ должны применяться при относи­тельной влажности воздуха не более 60÷65 %. При более высокой влажности на поверхности ЛЛ образу­ется пленка, затрудняющая зажигание лампы. На срок службы ЛЛ влияют напряжение питания и частые включения-выключения ламп. На каждый процент из­менения напряжения питания срок службы изменяется в обратную сторону на 1,5÷3,0 %.

В 1995 г. в России началось производство растро­вых светильников с лампами типа Т8 под торговой маркой Norlhcliffe®. На сегодняшний день объем рын­ка таких светильников оценивается примерно в 6–7 миллионов штук в год. Наиболее популярным в этом сегменте является встраиваемый растровый светиль­ник из 4 ламп мощностью по 18 Вт, размером 600x600 мм под стандартную ячейку подвесного по­толка. Его доля в общем объеме растровых светиль­ников в России – 85÷90 %. В 1995-96 гг. фирмой «PHILIPS», а затем компанией «OSRAM» были разрабо­таны и выпущены лампы типа Т5. А в 2003 г. группа компаний «Нордклифф» разработала и выпустила светильник Т5 DeLuxe'. В этом светильнике использу­ются тонкие люминесцентные лампы нового поколе­ния типа Т5 с диаметром колбы 16 мм вместо широко распространенных ламп Т8 и Т12 диаметром 26 и 38 мм соответственно. Основными преимуществами новых ламп Т5 являются более высокая световая отда­ча – это отношение генерируемого светового потока к потребляемой мощности – до 104 лм/Вт по срав­нению с лампами Т8 предыдущего поколения – до 80 лм/Вт; а также больший срок службы – 20 тыс. ча­сов по сравнению с 10 тыс. часов работы ламп Т8 с электромагнитными дросселями.

Лампы Т5 потребляют всего 14 Вт электроэнергии, при этом они производят больше светового потока, чем их наиболее прогрессивные предшественники – люминесцентные лампы Т8, потребляющие 18 Вт. Таким образом, достигается 30%-ная экономия электро­энергии в сочетании с улучшением показателей осве­щенности. Световой поток люминесцентной лампы за­висит от температуры окружающей среды. Температу­ра воздуха непосредственно в светильнике выше комнатной температуры: именно при этой температу­ре лампа Т5 производит максимум светового потока, а электроэнергии потребляет на 30% меньше по сравнению с распространенными лампами предыду­щего поколения. Спад светового потока у ламп Т5 со­ставляет всего 5 % после 10 тыс. часов горения, тогда как та же величина у ламп Т8 составляет 20 %. Высо­кая стабильность светового потока достигнута за счет использования между стеклом и люминофором проз­рачной защитной пленки, предотвращающей вред­ные реакции между ртутью, стеклом и люминофором, приводившие к поглощению ртути, почернению стек­ла и люминофора. Эффект мерцания осветительных приборов, или пульсация, оказывает негативное воз­действие на биоритмы и самочувствие человека. При­меняемые в настоящее время устаревшие люминес­центные лампы с электромагнитными дросселями со­здают такой эффект. Лампы Т5 предназначены для включения и работы только с электронными пускоре­гулирующими аппаратами (ЭПРА), которые создает ток высокой частоты. При этом обеспечиваются боль­шие преимущества в отсутствии пульсации и возмож­ности автоматической регулировки света. В светильни­ке Т5 DeLuxe' используются ЭПРА фирмы «HELVAR» (Финляндия), давно и успешно работающей на рынке пускорегулирующих аппаратов. Комплектующие та­кого класса обеспечивают высокую надежность све­тильников.

Лампы Т5 обладают высоким качеством цвето­передачи (индекс цветопередачи – Rа > 80) и могут изготавливаться с различной цветностью излучения от тепло-белого цвета (с цветовой температурой от 2700 К) до холодного дневного (с цветовой темпера­турой 65 00 К).

Отражатели выполнены из анодированного алю­миния с коэффициентом отражения до 95 % (по срав­нению с обычными 87-88 %). Все это позволило су­щественно, по сравнению с другими светильниками увеличить его светоотдачу.

Цена светильника на сегодняшний день составляет более 95 долларов, но по мере увеличения объема производства эта стоимость будет снижаться, как это было со светильниками Т8.

7.1.3. Лампы высокого давления

Лампы высокого давления широко используются для наружного освещения и для освещения больших помещений (цеха, склады, павильоны и др.). Одним из недостатков ламп высокого давления является их инерционность при повторном включении: если на­пряжение питания на какой-то миг отключится и споит включится, то требуется определенное время для за­жигания ламп, иногда несколько минут. Это во многих случаях требует наличия дополнительного дежурного освещения.

Электрические и световые параметры ламп высо­кого давления мало зависят от влажности окружа­ющего воздуха и температуры. Потери мощности в индуктивных балластах составляют до 10 % мощнос­ти лампы (у ЛЛ – более 20 %). На световые парамет­ры ламп влияет их положение: в горизонтальном по­ложении световой поток может снизится до 15% по сравнению с вертикальным положением. Светоотдача и срок службы у ДРЛ и МГЛ примерно такие же, как у люминесцентных ламп. У натриевых ламп светоотда­ча примерно в два раза выше, но очень низкий индекс цветопередачи. Из-за последнего (красноватый от­тенок цвета) натриевые лампы не применяются для освещения цехов и производственных помещений; их применяют для наружного освещения территорий предприятий и дорог.

Таблица 2.7.2. Сравнение мощности и светового потока различных ламп

Таблица 2.7.3. Возможная экономия электрической энергии при переходе на более эффективные источники света Замена источника света Экономия энергии, % ЛН на КЛЛ 40-60 ЛН* на ЛЛ 40-54 ЛН* на ДРЛ 41-47 ЛН* на МГЛ 54-65 ЛН* на НЛВД 57-71 ЛЛ на МГЛ 20-23 ДРЛ на МГЛ 30-40 ДРЛ на НЛВД 38-50 * При снижении нормированной освещенности для ЛН но одну ступень в соответствии с нормами освещения.

Мощность. Вт Световой поток, лм ЛН ЛЛ ДРЛ       -       -       -     - -   -         - -   -           -       -   - - 11 000     - -   - - 18 000     - -   - - 35 000     - -   18 200 - 50 000

мости от места его установки, бывает внутреннее и наружное. Чаще всего для освещения помещений использу­ются люминесцентные лампы. Помпы накаливания применяют там, где по условиям окружающей среды нельзя применять люминесцентные лампы. Люмине­сцентные лампы также неэффективно устанавливать на высоте более 5 м, для таких целей лучше использо­вать металлогалогенные лампы. Для наружного освещения используются как све­тильники, так и прожектора. 7.2. ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ 7.2.1. Замена имеющихся светильников более эффективными В табл. 2.7.3 приводится возможная экономия электрической энергии при замене менее эффектив­ных источников света более эффективными [23].

В табл. 2.7.2 проводится сравнение мощности и светового потока различных ламп.

7.1.4. Светодиоды

В последнее время появились новые виды освети­тельных приборов – светодиоды. Эти приборы по­требляют очень небольшую мощность, имеют очень большой срок службы. На сегодняшний день светоди­оды не дают достаточный световой поток для освеще­ния производственных помещений, но уже находят применение в освещении рекламных сооружений, в подсветке приборов, уже есть светильники но свето­диодах для аварийного освещения. Светодиоды мож­но применить как дежурное освещение, в подъездах жилых домов при использовании схем, включающих но короткое время (2÷5 мин.) основное освещение по нажатию жильцами электрических кнопок или по сигналу отдатчиков присутствия.

Освещение промышленных предприятий по на­значению подразделяется на рабочее, охранное, аварийное и эвакуационное. Освещение, в зависи­-

 

7.2.2. Замена ПРА

Использование в комплекте люминесцентных ис­точников света вместо стандартной пускорегулиру­ющей аппаратуры (ПРА) электромагнитных ПРА с по­ниженными потерями повышает светоотдачу комп­лекта на 6÷26 %, а электронных ПРА (ЭПРА) – но 14÷55%.

Таблица 2.7.4 Коэффициент потерь электроэнергии в пускорегулирующей аппаратуре

КПЛ) от 100 % до 0 %. Система автоматического ре­гулирования должна быть продублирована ручным управлением освещения.

№ п/п Тип лампы Тип ПРА Коэффици­ент потерь в ПРА   ЛБ Обычный электромагнитный 1,22   ЛБ Электромагнитный с пони­женными потерями 1.14   ЛБ Электронный 1.10   КЛ Обычный электромагнитный 1.27   КЛ Электромагнитный с пони­женными потерями 1.15   КЛ Электронный 1,10   ДРЛ. ДРИ Обычный электромагнитный 1.08   ДРЛ. ДРИ Электронный 1.06   ДнаТ Обычный электромагнитный 1.10   ДнаТ Электронный 1.06

Экономия электроэнергии при внедрении автоматического управления освещением может быть оцене­на с помощью табл. 2.7.6. Экономия электроэнергии при использовании различных способов регулирования искусственного освещения дана в табл. 2.7.7 [22].

Таблица 2.7.6. Экономия электроэнергии при внедрении автоматического управления освещением   3 |11 I 2.7,ктроэнергии, %автомм10

7.2.4. Автоматическое управление освещением

 

 

№ п/п	Уровень сложности системы автома- тического управления освещением	Экономия электроэнергии, %
	Контроль уровня освещенности и автома­тическое включение и отключение систе­мы освещения при критическом значении освещенности	10÷15
	Зонное управление освещением (включе­ние и отключение освещения дискретно, в зависимости от зонного распределения естественной освещенности	20÷25
	Плавное управление мощностью и свето­вым потоком светильников в зависимости от распределения естественной освещен­ности	30÷40 30÷40

 

Потери электроэнергии в пускорегулирующей ап­паратуре можно определить по таблице 2.7.4 [26].

Таблица 2.7.7. Экономия электрической энергии при использовании различных способов регулирования искусственного освещения Число рабочих смен Вид естест­венного освещения в помещении Способ регулирования искусственного освещения Экономия электри­ческой энергии, %   Верхнее Непрерывное 36-27 Ступенчатое 32-13 Боковое Непрерывное 22-7 Ступенчатое 12-2   Верхнее Непрерывное 31-23 Ступенчатое 27-11 Боковое Непрерывное 19-6 Ступенчатое 10-2

7.2.3. Применение комбинированного освещения Применение комбинированного (общее + локали­зованное) освещения вместо только общего освеще­ния позволяет получить экономию электрической энергии. Оценить возможную экономию поможет табл. 2.7.5 [23]. Для помещений площадью более 50 м2 следует применять автоматические устройства регулирова­ния искусственного освещения в зависимости от есте­ственной освещенности помещения. Системы автома­тического управления (САУ) СО позволяют произво­дить регулирование яркости источника света (ЛЛ,

Таблица 2.7.5. Экономия энергии при применении комбинированной системы освещения Доля вспомогательной площади от полной площади помещения, % Экономия электри­ческой энергии, %   20÷25     35÷40   55÷65

 

7.2.5. Использование КЛЛ для внутреннего освещения

Экономичные компактные люминесцентные лампы (интегральные – с ЭПРА, встроенным в резьбовой цо­коль) предназначены для использования в админист­ративных помещениях. В табл. 2.7.8 [22] приводится сравнение компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) с лампами накаливания. Из таблицы видно, что исполь­зование КЛЛ вместо ЛН при том же световом потоке позволяет существенно снизить потребляемую мощ­ность. КЛЛ выпускаются с таким же цоколем, как у ламп накаливания, что позволяет легко заменять ими лампы накаливания.

Таблица 2.7.8.