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

1. Отримані статистичні дані щодо метеорологічних характеристик міста Одеса для грудня та червня, а саме: напрям та швидкість вітру на висоті

2 м і температура.

2. Дані приведемо до форми, придатної для подальшої обробки: температура, швидкість і напрям вітру визначені на кожному півгодинному інтервалі для обох місяців.

3. 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

4. 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

5. 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

6. Будуємо розу вітрів для червня (рис. 5) та грудня (рис. 6):

Рис. 5 Роза вітрів для червня

Рис. 6 Роза вітрів для грудня

7. 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

8. Побудуємо графік інтенсивності сонячної інсоляції для визначеного періоду

Рис. 9 Графік інтенсивності сонячної інсоляції для червня

Рис. 10 Графік інтенсивності сонячної інсоляції для грудня

9. 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

1. 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

2. Максимальне навантаження для опалення:

3. Середнє навантаження для опалення:

4. Знайдемо місячну кількість теплоти:

5. 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

6. Будуємо залежність тепловтрат будівлі для діапазону температур зареєстрованих протягом грудня (рис. 13):

Рис. 13 Залежність тепловтрат будівлі для діапазону температур зареєстрованих протягом грудня

7. Вартість опалення від централізованої системи опалення:

   Тариф на теплову енергію, грн/Гкал	304,03
   Вартість опалення, грн	580,42

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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.