8906

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

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

М.М.Соколов

АВТОНОМНЫЕ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

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

зации самостоятельной работы и курсовой работы) по дисциплине «Автономные системы энергообеспечивания» для обучающихся по направлению подготовки 13.04.01 Теплоэнергетика и теплотехника, профиль Тепломассообменные процессы и установки

Нижний Новгород

2016

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

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

М.М.Соколов

АВТОНОМНЫЕ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

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

зации самостоятельной работы и курсовой работы) по дисциплине «Автономные системы энергообеспечивания» для обучающихся по направлению подготовки 13.04.01 Теплоэнергетика и теплотехника, профиль Тепломассообменные процессы и установки

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

УДК 697.1:696.2 (075.8)

Соколов М.М. Автономные системы энергообеспечения. [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / М.М. Соколов; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 39 с; ил. 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Автономные системы энергообеспечения» 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 учебнометодического пособия — это помощь в подготовке к практическим занятиям, а также в написании курсовой работы.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ по подготовке к лекционным и практическим занятиям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы и курсовой работы) по дисциплине «Автономные системы энергообеспечения» для обучающихся по направлению подготовки 13.04.01 Теплоэнергетика и теплотехника, профиль Тепломассообменные процессы и установки.

3

Оглавление

4

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Целями освоения учебной дисциплины Б1.В.ДВ.4.1 Автономные системы энергообеспечения являются:формирование у студентов знаний, умений и навыков по автономным источникам энергоснабжения. Знания, умения и навыки необходимы при проектировании, монтаже и эксплуатации источников автономных источников энергоснабжения, в основном использующих для получения теплоты и электрической энергии различными способами для нужд потребителей.

В процессе освоения дисциплины студент должен Знать:

−современные методы анализа потенциала применения различных источников энергии.

−требования актуальной нормативной базы в рассматриваемой области.

−основные методики технических расчеты в рассматриваемой области

−основные направления совершенствования технологий и технологический процессов.

−особенности работы рассматриваемых установок.

Уметь:

−проводить анализ потенциала применения тех или иных автономных источников энергии, с учетом технико-экономического обоснования.

−на основании соответствующих исходных данных, формулировать задания на выполнение проектных работ в соответствии с действующими нормами и стандартами

−применять основные методики технических расчетов на практике.

−на основании проведенного технико-экономического обоснования или иных данных предложить способы совершенствования различных технологических процессов.

−проводить соответствующие технические расчеты.

Владеть:

−современными методами проведения оценочных работ в области альтернативных источников энергии.

−навыками работы с технической документацией

−современными методиками технических расчетов в данной области.

Данная дисциплина позволит студентам не только систематизировать полученные теоретические знания, укрепить исследовательские навыки, но и даст возможность ориентироваться в области автономных систем энергообеспечения.

1.2 Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

1. Введение

Введение в дисциплину. Основные принципы работы автономных системами энергообеспечения.

5

2. Основные элементы систем

Область применения. Нормативная база. Тепловые нагрузки. Техникоэкономические расчеты обоснования. Системы горячего водоснабжения от автономных теплогенераторов. Выбор объемно-планировочных и конструктивных решений. Системы автономного электроснабжения. Выбор генератора электрической энергии, работающего на различных видах топлива.

3. Солнечная энергетика

Получение электрической и тепловой энергии из энергии солнечного излучения. Солнечные батареи (фотовольтаика). Солнечные коллекторы плоского типа. Солнечные коллекторы вакуумного типа.

4. Ветряная энергетика

Ветряки с горизонтальной осью вращения. Ветряки с вертикальной осью вращения.

5. Тепловые насосы

Тепловые насосы "грунт-вода".Тепловые насосы "вода-вода".Тепловые насосы "воз- дух-вода".

6. Комбинированные источники

Иные источники энергии. Комбинированные источники энергии промышленных потребителей. Комбинированные источники энергии индивидуальных бытовых потребителей. Совместная работа солнечной и ветряной энергии и тепловых насосов. Проект "Умный дом". Разработка автономных систем энергообеспечения согласно индивидуальному заданию.

1.3 Порядок освоения материала

На освоение материала студентам выделяется 10 часов лекционных и 62 часа практических занятий, а также отводится 117 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 Основные элементы систем

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.

Примеры рассматриваемых на занятиях схем: