7490

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

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

М.М.Соколов

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным, практическим занятиям (включая рекомендации по органи-

зации самостоятельной работы) по дисциплине «Энергосберегающие технологии в системах теплогазоснабжения» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов (Заочная форма обучения с организацией основной части контактной работы обучающихся с преподавателем по выходным дням).

Нижний Новгород

2016

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

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

М.М.Соколов

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным, практическим занятиям (включая рекомендации по органи-

зации самостоятельной работы) по дисциплине «Энергосберегающие технологии в системах теплогазоснабжения» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов (Заочная форма обучения с организацией основной части контактной работы обучающихся с преподавателем по выходным дням).

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

УДК 697.1:696.2 (075.8)

Соколов М.М. Энергосберегающие технологии в системах теплогазоснабжения. [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / М.М. Соколов; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 24 с; ил. 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Энергосберегающие технологии в системах теплогазоснабжения» 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 подготовке к практическим занятиям, а также в написании курсовой работы.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ по подготовке к лекционным, практическим занятиям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Энергосберегающие технологии в системах теплогазоснабжения» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов (Заочная форма обучения с организацией основной части контактной работы обучающихся с преподавателем по выходным дням).

3

4

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Целями освоения учебной дисциплины Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях являются: формирование у студентов знаний в области тепловых двигателей и нагнетателей, которые широко используются в различных областях теплоэнергетики.

В процессе освоения дисциплины студент должен Знать:

−нормативные документы в области проектирования энергосбережения в промышленных теплоэнергетических установках;

−методики расчета и подбора энергосберегающего оборудования;

−методики расчета и подбора энергосберегающего оборудования.

Уметь:

−работать с нормативной и справочной документацией и современными системами поиска и обработки информации;

−выполнять теплотехнические расчеты (конструктивный и поверочный) энергосберегающего оборудования;

−выполнять теплотехнические расчеты (конструктивный и поверочный) энергосберегающего оборудования.

Владеть:

−техникой выполнения инженерных расчетов (в том числе технико-экономических) при проектировании энергосберегающего оборудования;

−навыками работы с технической документацией;

−навыками работы с технической документацией.

Данная дисциплина позволит студентам не только систематизировать полученные теоретические знания, укрепить исследовательские навыки, но и даст возможность ориентироваться в области энергосбережения в теплотехнике и теплотехнологиях.

1.2 Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

1. Введение.

Цель изучения, технология изучения, источники. Актуальность энергосбережения, нормативно-техническая база энергосбережения

2. Нормативно-методическое обеспечение энергосбережения. Энергоаудит.

Основные нормативные документы, государственные стандарты, технологические регламенты, методические документы в области энергосбережения. Энергетический паспорт промышленного потребителя топливно-энергетических ресурсов.Основы энергоаудита. Цели и задачи энергетического обследования. Оценка энергоэффективности предприятия. Разработка основных мероприятий и рекомендаций по энергосбережению.

3. Виды ВЭР, их использование.

5

Топливно-энергетический баланс промпредприятий. Вторичные энергоресурсы, их виды. Выявление ВЭР и целесообразность их использования. Способы утилизации ВЭР.

4. Воздухоподогреватели топливосжигающих установок.

Конструкции воздухоподогревателей для нагрева воздуха. Основы регенеративного теплоиспользования, теплотехнические и эксплуатационные характеристики регенераторов. Условия эффективной работы металлических рекуператоров.

5. Теплоутилизационное оборудование промышленных установок.

Конструкции котлов-утилизаторов. Расчет котлов-утилизаторов. Контактные экономайзеры, принцип действия и конструкция. Конструктивный расчет контактных экономайзеров. Контактно-поверхностные теплоутилизаторы, конструкции, расчет. Конденсационные теплоутилизаторы, конструкции, расчет.

6. Схемы комплексного ступенчатого использования теплоты продуктов сгорания в различных отраслях промышленности

Комплексное использование теплоты продуктов сгорания в машиностроении. Комплексное использование теплоты продуктов сгорания в промышленности строительных материалов. Комплексное использование теплоты продуктов сгорания в химической промышленности. Комплексное использование теплоты продуктов сгорания в котельных установках. Комплексное использование теплоты продуктов сгорания в газовой промышленности. Комплексное использование теплоты продуктов сгорания в металлургической промышленности.

7. Энергосбережение в системах отопления, вентиляции, горячего водоснабжения.

Снижение расчетных потерь теплоты зданиями. Системы газовоздушного лучистого отопления. Комбинированные системы лучистого отопления и вентиляции. Тепловые насосы, тепловые трубы, конструкции, расчет, области применения.

1.3 Порядок освоения материала

На освоение материала студентам выделяется 32 часа лекционных и 32 часа практических занятий, а также отводится 80 часов на самостоятельное обучение. За это время, по мере освоения учебного материала, студенты также должны выполнить курсовую работу. По окончанию курса сдается экзамен. Студенты, не выполнившие курсовую работу, до экзамена не допускаются.

6

2. Методические указания по подготовке к лекциям

2.1 Общие рекомендации по работе на лекциях

Лекция – это важнейшее звено дидактического цикла обучения, цель которой - 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 доходчивом изложении основных положений изучаемой дисциплины и ориентации на наиболее ее важные вопросы.

Большие возможности для реализации образовательных и воспитательных целей предоставляет личное общение на лекции преподавателя со студентами.

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. Он помогает внимательно слушать и лучше запоминать в процессе осмысленного записывания. Также конспект незаменим, как опорный материал при подготовке к семинару, зачету, экзамену.

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 и их теоретический базис

2.3.1 Раздел 1: Введение

Внастоящее время появляется все больше новых технологий в промышленной теплоэнергетике, позволяющих более эффективно использовать различные виды энергии. Но не все они способны найти должное применение в различных отраслях промышленности. Разработка современного и надежного оборудования для котельных установок достаточно хорошо развита за рубежом. В России более чем в 60% котельных установок агрегаты устарели, и замена их зарубежным оборудованием не представляется возможным ввиду некоторых причин.

Основными причинами являются:

Значительный недостаток инвестирования отрасли теплоснабжения; Климатические условия, характерные для нашей страны; Вместе с тем эксплуатация отечественного оборудования связана со значительными

экологическими проблемами. Основной причиной экологических проблем является выброс недостаточно охлажденных продуктов сгорания в атмосферу. В таких котельных агрегатах также имеет место неэкономичное использование топлива.

С другой стороны анализ оценки обеспеченности топливно-энергетических ресурсов показывает, что наиболее дефицитным видом топлива является нефть. Ее хватит по разным источникам на 30-40 лет. Затем, через 30-70 лет, истощатся запасы горючего газа и урана. Лучше всего обстоит дело с углем, запасы которого в мире достаточно велики, и обеспеченность углем составит 230-330 лет. Поэтому в последние годы широкое распространение наравне с невозобновляемыми получили возобновляемые источники энергии.

7

Таким образом, в данной дисциплине рассматривается как применение современного оборудования, которое позволит более рационально использовать энергетический потенциал топлива, так и альтернативные источники энергии, такие как энергия солнечного излучения и др.

2.3.2 Нормативно-методическое обеспечение энергосбережения. Энергоаудит.

Целью политики государства в сфере энергосбережения является достижение намеченных стратегических ориентиров роста энергоэффективности с использованием широкого спектра мер, стимулирующих потребителей энергоресурсов и обеспечивающих:

•структурную перестройку российской экономики в пользу малоэнергоемких обрабатывающих отраслей и сфер услуг;

•создание условий для реализации потенциала технологического энергосбереже-

ния;

•обоснованное повышение внутренних цен на энергоносители до бездотацион-

ного уровня экономически оправданного, приемлемыми для потребителей темпами;

• постепенную ликвидацию перекрестного субсидирования в тарифообразовании. Импульс в реализации государственной политики энергосбережения и энергоэф-

фективности был дан Указом Президента Российской Федерации от 4 июня 2008г.

«О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» и соответствующими поручениями Президента и Правительства Российской Федерации. В соответствии с этим Указом Президента РФ, решениями расширенного заседания президиума Государственного совета Российской Федерации 2 июля 2009 г. и поручениями Правительства Российской Федерации, в стране активизировалась работа по реализации государственной политики энергосбережения и повышения энергетической эффективности.

Сегодня в России практически сформирована нормативная правовая база в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности, начался этап практической реализации намеченного курса.

1. Разработан и принят Федеральный закон от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»

2.Разработан и в июле 2009 г. введен в действие Федеральный закон «О внесении изменений и дополнений в Федеральный закон «О техническом регулировании», в соответствии с которым показатели энергоэффективности предъявляются в качестве обязательных требований к объектам технического регулирования.

3.В целях реализации Федерального закона от 23.11.2009 № 261-ФЗ, с участием Минэнерго России разработаны и приняты постановления Правительства РФ: № 67 от 20.02.2010 г. «О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации по вопросам определения полномочий федеральных органов исполнительной власти в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности»;

№ 1220 от 31.12.2009 «Об определении применяемых при установлении долгосрочных тарифов показателей надежности и качества поставляемых товаров и оказываемых услуг»;

№ 1221 от 31.12.2009 « Об утверждении Правил установления требований энергетической эффективности товаров, работ, услуг, размещение заказов на которые осуществляется для государственных и муниципальных нужд»;

№ 1225 от 31.12.2009 «О требованиях к региональным и муниципальным программам в области энергосбережения и повышения энергоэффективности».

Федеральный закон “ Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации” – базовый документ, определяющий государственную политику в области

8

энергосбережения.

Закон направлен на создание правовых, экономических и организационных основ стимулирования энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Закон предусматривает:

-введение обязательного информирования потребителя об энергоэффективности, включая сведения о классе энергоэффективности приобретаемых ими бытовых энергетических устройств в соответствующей маркировке на этикетке товара;

-оснащение многоквартирных домов, зданий, строений, сооружений, как существующих, так и вводимых в эксплуатацию после строительства, реконструкции и капитального ремонта приборами учета энергоресурсов;

-введение требований по энергоэффективности новых зданий, строений, сооружений с запретом на ввод их в эксплуатацию без соответствия установленным требованиям;

-введение классов энергоэффективности зданий с обязательным информированием

оклассе энергоэффективности;

-создание системы государственного информационного обеспечения в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности, распространение социальной рекламы, пропагандирующей правильное потребление энергоресурсов;

-возможность установления запретов или ограничений оборота на территории России товаров с высокой энергоемкостью.

«Энергоаудит» или энергетическое обследование предприятий и организаций предполагает оценку всех аспектов деятельности предприятия, которые связаны с затратами на топливо, энергию различных видов, воду и некоторые энергоносители.

Этапы аудиторского обследования утверждены и сертифицированы в международной системе сертификации ISO 9001.

1)Натурное обследование объекта, выполнение измерений и сбор информации в различных условиях. В зимнее время для жилого дома проводят тепловизионную съёмку, которая позволяет определить источники нарушения теплоизоляционного материала и выявить тепловые протечки.

2)Определение качества строительных конструкций, типы и свойства используемых материалов при строительстве здания или сооружения.

3)Анализ полученных результатов, построение энергетических изолиний и

графиков распределения энергии.

4)Составление и анализ теплоэнергетического баланса объекта.

5)Разработка долгосрочной программы по увеличению энергоэффективности сооружения с подробным поэтапным планом разгрузки энергетических сетей.

6)Формирования отчёта по каждому из вышеперечисленных пунктов с подробным анализом эффективности принимаемых мер по рациональному расходу энергии.

Результатом энергоаудита является подробный отчёт с рекомендациями по снижению энергопотребления, а также энергетический паспорт здания. В энергетический паспорт заносятся результаты, полученные в ходе энергетического обследования, данные по энергоэффективности, класс энергоэффективности здания, а также смета потребляемых ресурсов и т.д.

2.3.3.Виды ВЭР, их использование

Вторичные энергоресурсы, образующиеся в технологических агрегатах (установках, процессах) - энергетический потенциал отходов, побочных и промежуточных продуктов, который не используется в самом агрегате, но может быть частично или полностью использован для энергосбережения в других агрегатах. Под энергетическим потенциалом понимается имеющийся в перечисленных продуктах определенный запас энергии в виде химически связанной теплоты, физической теплоты, потенциальной энергии избыточного

9

давления. В соответствии с этим определением, вторичными энергоресурсами не является, в частности, физическая теплота продуктов или отходов, возвращаемая в агрегат – источник ВЭР – с помощью рекуператоров, экономайзеров и других утилизационных устройств. При использовании ВЭР в других агрегатах расход топлива или другого энергоносителя в технологическом агрегате – источнике ВЭР - практически не меняется, вследствие чего достигается экономия топлива, снижение эксплуатационных затрат в замещаемых энерготехнологических установках.

По виду заключенной в них энергии ВЭР подразделяется на три основные группы: Горючие – горючие отходы технологических процессов химической и термохимической переработки, углеродистого и углеводородного сырья: горючие, городские и сельскохозяйственные отходы; углеводородные отходы (отработанные масла и растворители)

машиностроительных и других предприятий; Тепловые – практически любые теплоносители, имеющие температуру выше тем-

пературы окружающей среды и способные при определенных условиях выделять определенное количество теплоты для последующего использования;

ВЭР избыточного давления – газы и жидкости, покидающие технологические агрегаты под избыточным давлением и способные передать часть накопленной потенциальной энергии перед их использованием и сбросом в окружающую среду;

Примеры рассматриваемых на занятиях схем:

Рис. 1. Схема газопаровой установки.

2.3.4. Воздухоподогреватели топливосжигающих установок.

В рекуператоре (рис. 2) теплота уходящих газов передается воздуху через поверхности пластин, отделяющих течение уходящих газов от течения воздуха. В рекуператоре процесс теплообмена между дымовыми газами и воздухом происходит непрерывно. С одной стороны это положительный момент, поскольку в рекуператоре отсутствуют сложные