МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ
ОГОУ ВПО «АСТРАХАНСКИЙ
ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ»
Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к контрольной работе
по дисциплине «Автономные источники энергии»
Для направления подготовки 270100 «Архитектура и строительство»
для специальности: 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция»
Всех форм обучения
АСТРАХАНЬ
2012 год
Учебно-методическое пособие написано в соответствии с утвержденной программой курса «Автономные источники энергии», рекомендовано для изучения дисциплин студентами 4-5 курса специальностей: 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция; всех форм обучения – Астрахань, 2012. – 46 с.
Утверждено на заседании кафедры ТГВ АИСИ.
Протокол №____ от __________ 2012г.
Согласовано с УМО АИСИ
«___» __________ 2012 г.
Рекомендовано к рассмотрению на УМС ГАОУ АО ВПО «АИСИ»
Протокол №____ от __________ 2012г.
Утверждено на редакционно-издательском совете ГАОУ АО ВПО «АИСИ»
Протокол №____ от __________ 2012г.
Составитель: В.К. Маркин, к.т.н, доцент кафедры ТГВ, Е.Н. Шматова, ассистент кафедры ТГВ ГАОУ АО ВПО «АИСИ»
Рецензенты: П. В. Яковлев, к.т.н. доцент кафедры Теплоэнергетики и гидромеханики, ФГОУ ВПО «АГТУ»;
В. Я. Свинцов, д.т.н., профессор кафедры ТГВ ГАОУ АО ВПО «АИСИ»
© Маркин В.К.
© Шматова Е.Н.
© ГАОУ АО ВПО «Астраханский инженерно-строительный институт»
Содержание
Стр.
Общие указания……………………………………………………………….4
4
5
5
6
6
7
8
10
11
13
14
24
25
32
42
Задание к контрольной работе………………………………………………
2. Основы методики выполнения контрольной работы………………………..
2.1 Расчет тепловой нагрузки на объект…………………..................................
2.1.1 Расчёт тепловой нагрузки на систему отопления …………….......
2.1.2 Расчёт тепловой нагрузки на систему вентиляции ………………..
2.1.3 Расчёт тепловой нагрузки на систему горячего
водоснабжения ………………………………………………………………….
2.2 Выбор автономных источников энергии, расчет потребления и стоимости электроэнергии…………………………………………………………………….
2.3 Тепловые расчеты теплоэнергетических установок.
2.3.1 Котельные установки (КУ). Подбор мощности КУ для объекта и определение расхода топлива………………………………………………………
2.3.2 Когенерационные установки (КГУ)………………………………………….
2.3.3 Тепловые насосные установки (ТНУ)……………………………………….
2.3.4Солнечные коллекторы. Преобразование солнечной энергии в тепловую……………………………………………………………………………..
Список литературы……………………………..…………………………………..
Приложение 1……….………………………..……………………………………...
Приложение 2……….………………………..……………………………………..
Приложение 3………………………………………………………………………
1.Общие указания
Задача методических указаний - дать верное направление самостоятельной работе студентов, подчеркнуть главные моменты в содержании курса «Автономные источники энергии».
Целью изучения дисциплины «Автономные источники энергии» является: овладение расчетами теплообменных аппаратов, умение выбирать и обосновывать автономные источники энергии, производить оценку теплового процесса и анализ работы автономных источников энергии.
Курс «Автономные источники энергии» следует изучать в соответствии с программой утвержденной АИСИ. При этом необходимо базироваться на основных законах тепло- и массобмена, изученных ранее в соответствующем курсе.
1.1. Задание к контрольной работе.
Для объекта, расположенного в Астраханской области, в соответствии с его назначением, с учетом удаленности от энергетической инфраструктуры, с учетом теплопотерь через ограждающие конструкции объекта, количества человек, а также наличием (доставки) газового, жидкого или твердого топлива, электроэнергии в рассматриваемой точке района, подобрать АИЭ. Возможная доступная энергообеспеченность объекта указана в столбце 7 таб.1 прил.1. В качестве автономных источников энергии предлагаются – автоматические водонагреватели (АГВ), блочные котельные небольшой мощности, крышные или пристенные котельные, когенерационные установки, солнечные водонагреватели и ветровые энергоустановки, тепловые насосы, установки на биогазе и комбинация установок.
Варианты исходных данных для выполнения задания выбираются из таблицы по двум последним цифрам зачетной книжки студента (см. прил.1, таб.1) и одного инженерно-теоретического вопроса (см. прил.1, таб.2).
Контрольная работа включает в себя следующие разделы:
Введение
1. Расчет тепловой нагрузки на объект
1.1. Расчёт тепловой нагрузки на систему отопления.
1.2 Расчёт тепловой нагрузки на систему вентиляции.
1.3 Расчёт тепловой нагрузки на систему горячего водоснабжения.
2. Выбор автономных источников энергии, расчет основных параметров.
2.1 Котлы.
2.2 Когенерационные установки.
2.3 Тепловые насосы.
2.4 Солнечные коллекторы.
2.5 Комбинированные установки.
3. Анализ работы АИЭ. Экономическая целесообразность.
Список литературы
2. Основы методики выполнения контрольной работы
В рамках реализации политики энергосбережения и повышения энергоэффективности внедрение и использование возобновляемых энергетических ресурсов в отрасли жилищно-коммунального хозяйства является одним из перспективных направлений.
Быстрые темпы роста цен на традиционные ТЭР, отсутствие во многих регионах Российской Федерации, главным образом, в сельских, пустынных и дельтовых районах, централизованных систем тепло- и электроснабжения, загрязнение атмосферного воздуха выбросами вредных веществ делают все более актуальными как с экономической, так и с экологической точки зрения, применение ВИЭ.
Несмотря на то, что Юг России обладает огромными ресурсами ВИЭ, в настоящее время они используются очень мало, как и в целом по стране. В Астраханской области этот вид энергетических ресурсов практически не используется вовсе.
Наряду с этим рост промышленного производства в регионе приводит к увеличению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Астраханская область все время испытывает дефицит электроэнергии и электрической мощности в разные годы в размере 15 – 40%. На сегодняшний день Астраханская область является энергодефицитной. Около 30% электроэнергии из-за нехватки собственных мощностей приходится докупать на оптовом рынке. В балансе котельно-печного топлива области очень велика доля природного газа (около 90%), что характеризует баланс как моноресурсный. Все эти факторы снижают энергобезопасность региона и делают привлекательным развитие автономной и экологически чистой возобновляемой энергетики.
2.1 Расчет тепловой нагрузки на объект
Тепловая нагрузка по характеру распределения по времени делится на сезонную и круглогодичную.
Сезонная тепловая нагрузка (расходы тепла на отопление и вентиляцию) зависит в основном от климатических условий и имеет постоянный суточный и переменный годовой график потребления.
Круглогодичная тепловая нагрузка (расход тепла на горячее водоснабжение) в меньшей степени зависит от температуры наружного воздуха и имеет очень неравномерный суточный и постоянный годовой график потребления тепла.
Расчётную тепловую нагрузку определяют отдельно для теплого и холодного периодов года.
Для холодного периода она определяется как сумма максимальных расходов тепла на все виды потребления тепла:
,
[кВт] (2.1)
где Qот, Qв, Qгв – максимальный расход тепла соответственно на
отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.