1042

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А.В. Гордеев

НЕТРАДИЦИОННЫЕ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям, практическим занятиям

(включая рекомендации по организации самостоятельной работы)

для обучающихся по дисциплине «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии»

по направлению подготовки 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника Профиль Промышленная теплоэнергетика

Нижний Новгород

2016

УДК 621.181 (075.8)

Гордеев А.В. / Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / А.В. Гордеев; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – __ с.– 1 электрон. опт. диск (CD-RW).

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это помощь в усвоении лекций и в подготовке к практическим занятиям.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» по направлению подготовки 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника профиль Промышленная теплоэнергетика.

Учебно-методическое пособие ориентировано на обучение в соответствии с календарным учебным графиком и учебным планом по основной профессиональной образовательной программе направления 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника профиль Промышленная теплоэнергетика, утв. решением учёного совета ННГАСУ от 25.12.2015 г., протокол № 3

2

Оглавление

3

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Целями освоения учебной дисциплины «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» являются:

получение студентами основных знаний, навыков и умений по источникам энергии для получения теплоты в промышленных системах теплоснабжения. Знания, умения и навыки необходимы при разработке систем (централизованных и децентрализованных) теплоснабжения, использующих нетрадиционные и возобновляемые источники энергии (ВЭР, солнце, геотермальная энергия, ветер, энергия морей и океанов) и обеспечивающих максимальную экономию топливно-энергетических ресурсов.

В процессе освоения дисциплины студент должен Знать:

−методы сбора и анализа данных для проектирования элементов оборудования систем, использующих нетрадиционные источники энергии;

−современные оборудование, использующее нетрадиционные источники энергии;

−современные методы проектирования установок;

Уметь:

−работать с нормативной документацией;

−применять научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт при проектировании установок, использующих нетрадиционные источники энергии;

−разрабатывать проектную документацию по установкам, использующих нетрадиционные источ-

ники энергии, в соответствии с требованиями нормативной документации; Владеть:

−современными методами поиска и обработки информации;

−навыками работы с технической документацией;

−техникой выполнения инженерных расчетов (в том числе технико-экономических) при проектировании установок, использующих нетрадиционные источники энергии;

1.2Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

1. Введение

Цель изучения, технология изучения, источники. Теплотехническая терминология, законы и способы получения и преобразования энергии; классификация нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, пригодных для получения теплоты в системах теплоснабжения

2. Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР)

Методы анализа эффективности использования органического топлива и методы повышения эффективности его использования; их классификация и направления использования, перспективы использования ВЭР в строительной отрасли промышленности, экономическая эффективность использования ВЭР

3. Солнечная энергия и ее использование для получения теплоты

4

Использование солнечной энергии для теплоснабжения: схемы установок, основы расчета, техни- ко-экономические показатели

4. Геотермальная энергия и ее использование для получения теплоты

Геотермальная энергия: общие положения, ресурсы, направления и проблемы использования, принципиальные схемы использования

5. Ветровая энергия и ее использование для получения теплоты

Ветровая энергия: общие положения, ветроустановки, схемы установок, основы расчета ветродвигателей, рекомендации по применению

6. Использование энергии океана; нетрадиционные источники энергии для получения теплоты: водород, кристаллогидраты

Нетрадиционные источники энергии – водород, кристаллогидраты: общие положения, ресурсы, направления и проблемы использования, принципиальные схемы использования

1.3 Порядок освоения материала

Материал дисциплины изучается в соответствии с порядком, определённым в следующей таблице:

5

2. Методические указания по подготовке к лекциям

2.1 Общие рекомендации по работе на лекциях

Лекция является главным звеном дидактического цикла обучения. Ее цель — формирование основы для последующего усвоения учебного материала. В ходе лекции преподаватель в устной форме, а также с помощью презентаций передает обучаемым знания по основным, фундаментальным вопросам изучаемой дисциплины.

Назначение лекции состоит в том, чтобы доходчиво изложить основные положения изучаемой дисциплины, ориентировать на наиболее важные вопросы учебной дисциплины и оказать помощь в овладении необходимых знаний и применения их на практике.

Личное общение на лекции преподавателя со студентами предоставляет большие возможности для реализации образовательных и воспитательных целей.

При подготовке к лекционным занятиям студенты должны ознакомиться с презентаций, предлагаемой преподавателем, отметить непонятные термины и положения, подготовить вопросы с целью уточнения правильности понимания. Рекомендуется приходить на лекцию подготовленным, так как в этом случае лекция может быть проведена в интерактивном режиме, что способствует повышению эффективности лекционных занятий.

2.2Общие рекомендации при работе с конспектом лекций

Входе лекционных занятий необходимо вести конспектирование учебного материала. Конспект помогает внимательно слушать, лучше запоминать в процессе осмысленного записывания, обеспечивает наличие опорных материалов при подготовке к семинару, зачету, экзамену.

Полезно оставить в рабочих конспектах поля, на которых делать пометки из рекомендованной литературы, дополняющие материал прослушанной лекции, а также подчеркивающие особую важность тех или иных теоретических положений.

Вслучае неясности по тем или иным вопросам необходимо задавать преподавателю уточняющие вопросы. Следует ясно понимать, что отсутствие вопросов без обсуждения означает в большинстве случаев неусвоенность материала дисциплины.

2.3Общие рекомендации по изучению материала лекций

Раздел 1. Введение – 1 лекция

Цель: вызвать интерес к изучению курса, сформулировать основные термины и определения

На лекции рассматриваются терминология в области использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, классификация нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, пригодных для получения теплоты в системах теплоснабжения

Раздел 2. Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР)_ - 2 лекции

Цель: изучить основные направления использования вторичных энергетических ресурсов в различных отраслях промышленности. Изучить комплексные схемы использования ВЭР и энергосберегающее оборудование

6

2.4Контрольные вопросы

1.Дайте общую характеристику солнечного излучения. Что такое пассивное использование солнечной энергии? Какой вид солнечного излучения используют пассивные солнечные установки? Дайте принципиальные схемы пассивного энергоснабжения здания.

2.Какие виды геотермальной энергии Вы знаете? Дайте расчетную формулу для определения температуры пород Земли на различной глубине. Что такое геотермальная ступень?

3.Дайте характеристику пассивных и активных энергосистем в гелиозданиях. Расскажите об устройстве солнечного коллектора в активных системах гражданских зданий.

4.Что такое ветер и какими видами энергии он обладает? Что такое роза ветров и как она строится?

5.Каковы основные предпосылки для применения гидротермальных вод для целей теплоснабжения? Дайте примеры принципиальных тепловых схем двух контурных систем теплоснабжения с источником теплоты - гидротермальная энергия.

6.Что такое ветер? Какими видами энергии он обладает? Какие характеристики ветра вы знаете?

7.Дайте принципиальные схемы (примеры) установок горячего водоснабжения с применением коллекторов солнечной энергии. Какова методика расчета сезонных систем горячего водоснабжения?

8.Какие ветровые характеристики включены в ветровой кадастр? Что такое роза ветров и как она изображается графически (строится)?

9.Приведите с краткими пояснениями принципиальные тепловые схемы использования гидротермальных вод для целей теплоснабжения. С какой целью в схеме применяют сепаратор и где его устанавливают?

10.Из каких основных частей состоит ветроэнергетическая установка? Какие типы (3 типа) ветродвигателей Вы знаете?

11.Какие два типа систем солнечного энергоснабжения жилых и общественных зданий Вам известны? В чем заключается сущность каждой из них? Какие виды коллекторов солнечной энергии Вы знаете?

12.Какие основные вопросы необходимо решить на начальной стадии проектирования системы теплоснабжения с гидротермальными водами?

13.Дайте примеры принципиальных тепловых схем одноконтурных систем гидротермального теплоснабжения.

14.Дайте классификацию и краткую характеристику систем использования солнечной энергии для теплоснабжения зданий. Какие типы коллекторов пассивных систем солнечного теплоснабжения Вы знаете? Дайте их рисунки и описание.

15.Можно ли и каким образом «использовать» энергию приливов и отливов воды в океанах для получения тепловой энергии? Ответ иллюстрируйте необходимыми рисунками.

16.Дайте принципиальные схемы систем отопления зданий с коллекторами солнечной энергии. Какие виды коллекторов солнечной энергии Вы знаете? Дайте их описание и рисунки. Как определяют расчетную производительность коллектора солнечной энергии?

17.Какие источники энергии (включая первичные невозобновляющиеся) по Вашему мнению следует использовать для получения тепловой энергии в России на ближайшую перспективу

(10.. .20 лет)?

18.Каковы особенности гидротермального теплоснабжения? Какие методы защиты гидротермальных систем теплоснабжения от коррозии возможны к применению? В чем состоит сущность каждого из них?

19.Можно ли и каким образом использовать энергию океанов для получения тепловой энергии? приведите поясняющие рисунки

20.Изложите основные пути использования энергии солнечного излучения, а также наиболее

8

перспективные области их применения. Каковы особенности пассивного использования солнечной энергии для отопления и горячего водоснабжения? Приведите примеры различных способов пассивного применения энергии солнечного излучения.

21.Можно ли и каким образом использовать энергию морских и океанских волн для получения тепловой энергии? Ответ сопроводите необходимыми рисунками.

22.Как производят выбор принципиальной схемы геотермального теплоснабжения? Какие принципиальные схемы гидротермального теплоснабжения возможны к применению (приведите их рис.)?

23.Обоснуйте целесообразность использования в сельском хозяйстве биогаза. Укажите на основные особенности биоэнергетики.

24.Каковы основные составные части биогазовой установки? Дайте описание установки.

25.Какими показателями характеризуют работу коллекторов солнечной энергии и как их определяют? Приведите схемы жидкостных и воздушных коллекторов солнечной энергии.

26.Какие виды геотермальной энергии Вам известны? Приведите формулу для определения температуры пород Земли на различной глубине. Какие основные вопросы необходимо решить на начальной стадии проектирования гeoтeрмального теплоснабжения ?

27.Что такое геотермальная энергия? Какие виды этой энергии Вам известны? Какие основные вопросы необходимо решить на начальной стадии проектирования геотермального теплоснабжения?

28.Можно ли и каким?

29.Из каких основных частей состоит система теплоснабжения с использованием солнечной энергии? Как осуществляют аккумулирование теплоты в системах теплоснабжения с КСЭ? Как выполняют расчет и подбор аккумуляторов теплоты?

30.Изложите основные пути и особенности использования энергии ветра и приведите метод расчёта ветроустановок.

31.Изложите методику расчета установок по использованию солнечной энергии для отопления и горячего водоснабжения.

32.Дайте примеры принципиальных тепловых схем одно и двухконтурных систем геотермального теплоснабжения. Укажите основные предпосылки возможности применения геотермального теплоснабжения. Что такое геотермическая ступень?

33.Как определяют (оценивают) количество располагаемой солнечной энергии (приведите расчетные формулы)? Приведите рисунок коллектора солнечной энергии, способного использовать диффузное солнечное излучение.

34.Каковы особенности геотермальных ресурсов, как источника теплоснабжения народного хозяйства? Какие схемы используются для систем отопления? Как обеспечивается теплоснабжение теплиц? Какова схема использования петрогеотермальных источников?

35.Изложите конструкцию солнечных коллекторов и приведите их основные технические характеристики. Что используют в качестве аккумуляторов теплоты в гелиоустановках?

36.Что такое ветер и какими видами энергии он обладает и как он возникает?

37.Какие типы коллекторов солнечной энергии активных энергосистем зданий Вы знаете? Как размещают КСЭ в системе наружных ограждающих конструкций зданий (приведите рисунки)? Какие гелиоприемники следящего типа применяют в жилых и общественных зданиях?

38.Из каких основных частей состоит система теплоснабжения зданий, имеющая в качестве источника энергии для получения теплоты нетрадиционный источник энергии? Приведите примеры принципиальных тепловых схем таких систем теплоснабжения.

39.Какие источники энергии для получения теплоты в системах теплоснабжения можно применить? Приведите классификацию источников энергии для получения теплоты.

40.Из каких основных частей состоит ветроэнергетическая установка (ВЭУ)? Как классифицируют ветроколеса и ВЭУ?

41.В чём заключаются принципы комплексного управления отходами? Каковы основные спо-

9

собы использования отходов согласно этому управлению? Каковы основные требования предъявляют к современным захоронениям отходов на полигонах?

42.Что такое выход и использование вторичных энергоресурсов (ВЭР) и по каким формулам их подсчитывают?

43.Как классифицируют теплонасосные установки (ТНУ)? Каков принцип действия парокомпрессионной ТНУ (приведите принципиальную схему системы теплоснабжения)?

44..Из каких элементов состоит ветроэнергетическая установка? Как делят ветроустановки по их мощности? Какие типы аккумуляторов энергии применяют в ветроэнергетических установках?

45.Что такое энергетические отходы и как они подразделяются? Какие термины и понятия применяют в расчетах по использованию вторичных энергоресурсов?

46.Что называют тепловым насосом (ТН)? Какие типы ТН Вы знаете и какие источники энергии в них можно использовать?

47.Что такое вторичные энергетические ресурсы (ВЭР)? Какие два направления использования ВЭР Вы знаете (приведите принципиальную схему)? Что такое утилизационная установка и какие виды утилизационного оборудования Вам известны?

48.Что такое отходы, как их классифицируют и каков их усредненный состав? В чем заключается и каков состав комплексного управления отходами?

49.Какие виды энергии может содержать вода океанов, морей и рек? Каким образом используют энергию приливов и отливов для получения теплоты? Приведите рис. некоторых схем.

50.Что такое вторичные энергетические ресурсы (ВЭР)? Как классифицируют ВЭР и какие направления использования ВЭР Вы знаете?

10