Задача 1.2

Розрахувати економію від впровадження системи автоматичного регулювання опалення адміністративного корпусу підприємства, яке працює п’ять днів на тиждень, 10 годин на день.

Прийняти, що економія буде отримана за рахунок:

1. зниження температури повітря в приміщеннях у робочі години до 18˚С (в даний час зафіксовано перегрівання приміщень в середньому на 2˚С);

2. зниження температури повітря в приміщеннях у неробочі години до 10˚С.

Розрахувати також строк окупності системи, що буде впроваджена, прийнявши, що діаметр подаючого трубопроводу до будівлі – 70 мм. Для зниження строку окупності в системі не передбачено теплообмінник. Річні витрати коштів на опалення до впровадження системи 90 тис. грн.

Задача 1.3

Будівля витрачує на опалення 65000 грн. на рік, використовуючи систему регулювання з погодною корекцією. Пропонується встановити оптимізатор [1]. Очікувана економія 10%. Строк роботи 8 років. Ставка дисконтування 17%. Впровадження нової системи регулювання з оптимізатором обійдеться у 3500 грн. Розрахувати чисту дисконтовану вартість, внутрішню норму прибутку, строк окупності.

Задача 1.4

Крупна будівля опалюється за допомогою чотирьох електричних котлів. Річні витрати на опалення складають близько 300 тис. грн. Яку систему регулювання ви б запропонували для цієї електричної котельні? Які необхідно організувати режими, враховуючи, що реєстрація споживання котлів здійснюється трьохзонним лічильником електричної енергії?

Вартість електроенергії:

• Звичайний тариф (з ПДВ) – z_зв = 17,2 коп/кВт-год;

• Нічний тариф (23⁰⁰ – 6⁰⁰) – z_ніч = 0,25* z_зв;

• Піковий тариф (8⁰⁰ – 10⁰⁰; 17⁰⁰ – 21⁰⁰); z_пік = 1,8* z_зв;

• Полупіковий тариф (10⁰⁰ – 17⁰⁰; 21⁰⁰ – 23⁰⁰); z_п-пік = 1,02* z_зв;

2. Дослідження процесів охолоджування (нагріву) приміщення при зміні режиму (відключенні) опалювання

Як вже вказувалось вище, одним з основних способів економії енергії, що витрачається на опалювання, є поліпшення якості регулювання, зокрема використання чергового опалювання, при якому в години незайнятості приміщення зменшується кількість теплоти, що подається в нього, або повністю припиняється подача. Купівля і установка такої системи регулювання вимагає значних грошових затрат, тому доцільно заздалегідь оцінити можливу економію засобів, для чого може потребуватись аналіз на моделі процесів охолоджування і нагріву приміщень.

У тих випадках, коли застосовується електричне опалювання, режими управління системою повинні враховувати відмінності в тарифах на електроенергію по зонах доби, зменшуючи подачу теплоти в часи пік і акумулюючи теплоту в елементах конструкції будівлі вночі.

Все це вказує на необхідність вживання теорії нестаціонарного теплообміну для рішення практичних задач заощадження енергії на опалювання житлових і промислових будівель.

2.1 Теплові баланси і зміна температури повітря в закритому (робочому або житловому) приміщенні при сталому тепловому стані.

У сучасній теорії опалювання і вентиляція закриті приміщення розглядаються звичайно в стаціонарному стані. При цьому приймають умовно тепловиділення від іншого обладнання, нагрівальних приладів і інших джерел теплоти (Q, Вт), внутрішню і зовнішню температури повітря (t_В^οС і t_Н^οС) і відповідні їм відносні вологості (φ і φ_Н) за величини, що залишаються постійними упродовж тривалого відрізка часу, протягом якого тепловий потік можна вважати цілком сталим.

За цих умов тепловий баланс всякого приміщення може бути представлений в елементарній формі наступним рівнянням [3]:

Q - q(t_В - t_Н) – G*Δh = 0 (1)

де q - теплова характеристика приміщення, тобто кількість теплоти, що втрачається за 1 секунду через зовнішні огорожі при 1^οС різниці температур (внутрішньої і зовнішньої), Вт/К

G – сумарний повітрообмін (кг/с).

За відсутності рециркуляції, зволоження і значних вологовиділень в приміщенні одержимо:

Q - q(t_В-t_Н) - G_Н*С_Р(t_В-t_Н)= 0 (2)

де G_Н – надходження зовнішнього повітря, кг/сек

С_Р – теплоємність, кДж/(кг*К),

тобто в сталому стані і незмінних зовнішніх умовах постійність температури досягається при рівності тепловтрат через зовнішні огорожі і з вентиляційним повітрям тепловиділенню від різних джерел теплоти, розташованих в даному приміщенні. Звідси:

(3)

(4)

За відсутності повітрообміну (природного і вимушеного) і без урахування інфільтрації:

(5)

З цих формул для сталого стану можна вирішувати 2 задачі:

1. по заданій t_В визначати G_Н при t_Н = const і Q= const.

2. по заданому G_Н визначати t_В при t_Н = const і Q= const.

При цьому в обох випадках умовно приймають, що теплообмін відразу набуває стаціонарного характеру і відповідно, тепловий потік встановлюється миттєво.