
МІНІСТЕРСТВО
ОСВІТИ
І
НАУКИ,
МОЛОДІ
ТА
СПОРТУ
УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ
Курсова робота
з дисципліни "Зосереджена генерація в системах електропостачання"
Тема: "Техніко-економічне обґрунтування
структурного та функціонального контенту розосередженої мікроенергостанції з врахуванням енергетичних характеристик об’єкта енергозабезпечення, метеорологічних особливостей та сировинної бази регіону"
Студента: IV курсу гр. ОЕ-01, ІЕЕ Галушко Андрія
Керівник: Ковальчук Артем Михайлович
Київ 2014
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»
Кафедра електропостачання
Дисципліна «Розосереджена генерація в системах енергопостачання»
Спеціальність 6.050701 «Електротехнічні системи електроспоживання».
Курс 4 група ОЕ-01 Семестр 8
ЗАВДАННЯ НА РОЗРОБКУ КУРСОВОЇ РОБОТИ
Студента Галушко Андрія
1 Тема роботи:
Техніко-економічне обґрунтування структурного та функціонального контенту розосередженої мікроенергостанції житлового будинку з врахуванням енергетичних характеристик об’єкта енергозабезпечення, метеорологічних особливостей та сировинної бази регіону
2 Термін завершення роботи: ________________________
3 Вихідні дані:
Україна;
м. Одеса;
грудень, червень 2011 р.;
1.1. Аналіз метеорологічних даних регіону та його сировинної бази
Отримані статистичні дані щодо метеорологічних характеристик міста Одеса для грудня та червня, а саме: напрям та швидкість вітру на висоті
2 м і температура.
Дані приведемо до форми, придатної для подальшої обробки: температура, швидкість і напрям вітру визначені на кожному півгодинному інтервалі для обох місяців.
За даними температури повітря будуємо графіки температурних умов для грудня (рис. 1) та червня (рис. 2):
Рис. 1 Графік температурних умов для червня
Рис. 2. Графік температурних умов для грудня
Знаходимо кількість годин, в які спостерігається однакова температура:
Червень
Tзовн,°С |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
t, год |
1 |
9 |
20 |
25 |
43 |
69 |
60,5 |
63,5 |
57 |
56,5 |
61,5 |
Tзовн,°С |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
31 |
32 |
33 |
34 |
35 |
36 |
t, год |
63,5 |
46,5 |
41,5 |
39,5 |
34 |
18,5 |
20,5 |
8,5 |
4 |
1 |
0,5 |
Грудень
Tзовн,°С |
-3 |
-2 |
-1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
t, год |
5,5 |
2 |
10 |
17,5 |
34,5 |
51 |
39,5 |
51,5 |
51 |
82 |
77 |
60 |
44 |
23,5 |
|
Tзовн,°С |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
|
t, год |
16,5 |
32,5 |
27,5 |
16,6 |
12,5 |
14,5 |
16, |
21 |
12 |
8,5 |
5 |
3 |
4 |
4,5 |
|
Tзовн,°С |
25 |
|
|
||||||||||||
t, год |
0,5 |
|
За цими даними будуємо діаграму тривалості температурних режимів для червня (рис. 3) та грудня (рис. 4):
Рис. 3 Діаграма тривалості температурних режимів для червня
Рис. 4 Діаграма тривалості температурних режимів для грудня
Розподіляємо вітри за напрямками та швидкістю для побудови рози вітрів:
Червень
|
Северный |
С-В |
Восточный |
Ю-В |
Южный |
Ю-З |
Западный |
С-З |
0,75..1 |
11 |
2,5 |
39,5 |
10,5 |
6,5 |
5 |
5 |
5,5 |
0,5..0,75 |
16,5 |
31 |
65 |
23,5 |
9 |
13 |
17 |
12 |
0,25..0,5 |
40 |
61 |
85,5 |
31,5 |
6 |
13 |
26 |
22 |
0..0,25 |
3 |
6 |
6 |
0,5 |
1,5 |
2,5 |
3 |
3,5 |
Грудень
|
Северный |
С-В |
Восточный |
Южный |
Ю-З |
Западный |
С-З |
0,75..1 |
0,5 |
0,5 |
0 |
0,5 |
2 |
11,5 |
2,5 |
0,5..0,75 |
10,5 |
32,5 |
11 |
6 |
16 |
40,5 |
29,5 |
0,25..0,5 |
45 |
42,5 |
12,5 |
10 |
23 |
35,5 |
30,5 |
0..0,25 |
25,5 |
7 |
7,5 |
12 |
9 |
25 |
27 |
Будуємо розу вітрів для червня (рис. 5) та грудня (рис. 6):
Рис. 5 Роза вітрів для червня
Рис. 6 Роза вітрів для грудня
Знайдемо тривалості режимів вітрової активності:
Червень
V,м/с |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
t, год |
119,5 |
65 |
134 |
153 |
106 |
81 |
46 |
28 |
9 |
2 |
0,5 |
Грудень
V,м/с |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
t, год |
145 |
39,5 |
114,5 |
100,5 |
119,5 |
61 |
107 |
10 |
12 |
1 |
0,5 |
Згідно цих даних будуємо діаграми тривалості режимів вітрової активності протягом червня (рис.7) та грудня (рис. 8):
Рис. 7 Діаграма тривалості режимів вітрової активності протягом червня
Рис. 8 Діаграма тривалості режимів вітрової активності протягом грудня
Побудуємо графік інтенсивності сонячної інсоляції для визначеного періоду
Рис. 9 Графік інтенсивності сонячної інсоляції для червня
Рис. 10 Графік інтенсивності сонячної інсоляції для грудня
Висновок: місто Одеса знаходиться на півдні України. Має помірно-континентальний клімат: зима холодна і сніжна, але мінлива, літо – спекотне. Швидкість вітру коливається у червні від 1 до 5 м/с, а в грудні від 1 до 6 м/с. Сонячна інсоляція знаходиться на більш високому рівні в червні та має значно менше значення в грудні.
Теплотехнічні характеристики будівлі
Розглянемо вихідні дані для розрахунку:
Питомі тепловтрати при t=-20°С, Вт/м2 |
65 |
Розрахункова температура, °С |
-22 |
Температура внутрішнього повітря, °С |
20 |
Середня температура зовнішнього повітря, °С |
17 |
Будинок:
Загальна площа, м2 |
74,2 |
Матеріал зовнішніх стін |
Цегла |
Дах |
Горищний |
Зовнішнє оздоблення |
Декоративна цегла |
Кількість поверхів |
1 |
Рис. 11 Макет будинку
Рис. 12 План будинку
Максимальне навантаження для опалення:
Середнє навантаження для опалення:
Знайдемо місячну кількість теплоти:
Розглянемо теплотехнічні характеристики будівлі
Теплотехнічні характеристики будівлі |
||
Питомі тепловтрати при -20 |
65 |
|
Розрахункова температура |
-22 |
|
Внутрішня температура |
20 |
|
Приміщення |
Площа, м2 |
|
Ванна кімната |
4,2 |
|
Хол |
19,3 |
|
Вітальня |
22,6 |
|
Кухня |
6,8 |
|
Їдальня |
10,5 |
|
Спальня |
10,8 |
|
Всього |
74,2 |
|
Максимальне навантаження |
0,00414 |
|
Середня температура, tср.о |
17 |
|
Середнє навантаження |
0,00029 |
|
Місячна кількість теплоти |
0,199 |
Гкал |
Будуємо залежність тепловтрат будівлі для діапазону температур зареєстрованих протягом грудня (рис. 13):
Рис. 13 Залежність тепловтрат будівлі для діапазону температур зареєстрованих протягом грудня
Вартість опалення від централізованої системи опалення:
Тариф на теплову енергію, грн/Гкал
304,03
Вартість опалення, грн
580,42
Вартість опалення від автономного газового котла ATON Compact 7 Е ( потужність 7 кВт):
Модель |
ATON Compact 7 Е |
Тип палива |
Природний газ |
ККД, % |
95 |
Теплота згоряння природного газу, Гкал/м3 |
0,009 |
Вартість природного газу грн/м3 |
2,25 |
Вартість опалення, грн |
502,39 |
Вартість опалення від автономного вугільного котла DEFRO AKM 15 (потужністю 6 кВт):
Модель |
DEFRO AKM 15 |
Тип палива |
кам'яне вугілля |
ККД, % |
87,8 |
|
|
Теплота згоряння кам'яного вугілля, Гкал/кг |
0,007 |
Вартість кам'яного вугілля грн/кг |
1,38 |
Вартість опалення, грн |
428,66 |
Вартість опалення від автономного дров'яного котла Bosch (потужність 8 кВт)
Модель |
Bosch |
|
|
Тип палива |
дрова |
ККД, % |
88 |
Теплота згоряння дров, Гкал/кг |
0,003 |
Вартість дров грн/кг |
0,28 |
Вартість опалення, грн |
202,48 |
В
артість опалення від котла на пеллетах Kostrzewa Mini Bio Luxury -10 kW:
Модель |
Kostrzewa Mini Bio Luxury -10 kW |
|
|
Тип палива |
пеллети |
ККД, % |
85,9 |
Теплота згоряння пеллетів, Гкал/кг |
0,004 |
Вартість пеллетів грн/кг |
1,5 |
Вартість опалення, грн |
833,42 |
Вартість опалення від електричного котла Kospel EKCO (потужність 6 кВт):
Модель |
Kospel EKCO |
|
|
|
|
ККД, % |
99 |
|
|
|
|
Вартість грн/кВт*год |
0,3 |
Вартість опалення, грн |
412,65 |
Підведемо підсумки:
Тип опалення |
Вартість |
від централізованої системи |
580,42 |
від автономного газового котла |
502,39 |
від автономного вугільного котла |
428,66 |
від автономного дров'яного котла |
202,48 |
від котла на пеллетах |
833,42 |
від електричного котла |
412,65 |
Рис. 14 Діаграма порівняння вартості різних систем опалення
Рис. 14.1. Діаграма порівняння вартості установки різних систем опалення разом із монтажем
Висновок: якщо проаналізувати тарифи на електричну енергію для Одеси, то можна зробити висновок, що найдорожчим є котел на пеллетах, а найдешевшим дров’яний котел. Також досить високою є ціна за централізоване опалення,а середню ланку між всіма типами опалення займають газовий, вугільний та електричний котли.