Енергозабезпечення комплексу житлових будівель ЛКП "Бондарівка" та розроблення заходів з підвищення ефективності енерговикористання

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анотація

У дипломній роботі розроблено заходи щодо підвищення ефективності енерговикористання комплексу житлових будівель, а саме утеплення зовнішніх стін, горищного та підвального перекриття, встановлення на даху сонячних батарей і заміна електрообладнання.

Проаналізовано вихідні дані, виконано розрахунок уточнення перерізу проводів за економічними умовами та прийняті рішення по встановленню економічно вигідного перерізу проводка.

На основі обрахованих значень струмів короткого замикання перевірили обладнання на термічну та динамічну стійкість. Виявили умови роботи споживачів під час КЗ. Провели розрахунок економічно доцільного перерізу провідників. Обґрунтували доцільність інвестування у використання поновлювальних джерел енергії.

Аbstract

In the diploma project developed measures to improve the energy efficiency of residential buildings complex, namely insulation of external walls, attic and basement floors, installing solar panels on the roof and replacement elektroobladnennya.

Analysis of raw data, performed calculations for clarification sectional economic conditions and decisions to establish cost-effective cross-section of the wire.

Based on the estimated values of short-circuit tested equipment for thermal and dynamic stability. Discovered conditions of consumers during Conducted calculation economically viable sectionwires. Substantiated advisability of investing in renewable energy.



Зміст

Вступ

1. Загальна характеристика мікрорайону та енерговитрати будівель

1.1 Загальна характеристика мікрорайону та будівель

1.2 Вхідні дані зі споживання енергоносіїв

2. Фактичні енерговитрати мікрорайону та їх аналіз

2.1 Діаграма енергоспоживання та видатки

2.2 Засоби вимірювання енергоспоживання

2.3 Клас будівлі за енергоспоживанням

3. Розрахунок електричного навантаження будівель і мікрорайону

3.1 Методика розрахунку електричного навантаження будівель

3.2 Розрахунок електричного навантаження під'їздів будівель та будівель в цілому

4. Розроблення схеми електропостачання мікрорайону

4.1 Картограма електричних навантажень

4.2 Розрахунок перерізу ліній електропостачання

4.3 Розрахунок струмів короткого замикання

5. Витрати енергії на обігрівання житлових будівель мікрорайону

5.1 Методи розрахунку енерговитрат буді

5.2 Розрахунок енерговитрат будівель за методом енергетичного балансу

6. Розрахунок термомодернізації будівлі

6.1. Проектування теплоізоляційної оболонки будинків за теплотехнічними показниками її елементів

6.2 Техніко-економічне обґрунтування термомодернізації

6.3 Енергетичний паспорт будівлі

7. Розроблення заходів з підвищення ефективності використання електричної енергії

8. Система контролю та оперативного планування використання енергоресурсів на об'єкті

9. Використання поновлюваних енергоресурсів

10. Охорона праці та довкілля. безпека життєдіяльності

10.1 Природне освітлення приміщення ЖКГ

10.2 Розрахунок необхідного штучного освітлення приміщень

10.3 Ліфти, їх призначення, устаткування, умови експлуатації

Список літератури

Додатки



Вступ

Безсистемна і надто повільна структурна перебудова економіки України, висока внаслідок технологічної відсталості енергоємність основних видів продукції, великі обсяги імпорту енергоносіїв, критична зношеність основних фондів на електричних станціях є головними чинниками непомірно високого рівня витрат паливно-енергетичних ресурсів на одиницю ВВП і ВНП, що веде країну до економічної кризи, руйнації продуктивних сил та соціального збурення в суспільстві.

Враховуючи зазначене, зрозуміло, що в Україні необхідно якнайшвидше провести структурну перебудову її промислового комплексу з метою оптимізації енергоспоживання та одночасної мінімізації імпорту енергоносіїв з Росії.

Поряд зі структурною перебудовою економіки для успішного вирішення проблеми енергозабезпечення необхідно реалізувати низку організаційно-правових і технічних заходів з енергозбереження. За одночасної реалізації організаційно-правових заходів і суттєвих змін структури економіки обсяги споживання енергоресурсів можна скоротити у 2-3 рази. Організаційно-правові заходи задля енергозбереження - це розробка і запровадження законів, стандартів, нормативів, податків на викиди шкідливих речовин, на використання імпортованих енергоносіїв, налагодження обліку шляхом використання лічильників ресурсів, державна підтримка впровадження нових ефективних видів техніки, технологій, матеріалів тощо.

Надалі в енергоємних галузях економіки - металургії, електроенергетиці, вугле- нафто- і газовидобуванні та переробці, комунальному господарстві - потрібно впроваджувати заходи, які потребують значних капітальних витрат. Зважаючи на те, що більшість підприємств цих галузей є приватними, налагодження державного регулювання і здійснення загальнодержавної технічної політики щодо енергозбереження в інтересах країни будуть складними і довготривалими процесами, які вимагають запровадження ефективних економічних і правових стимулів.

Однак виключно організаційними заходами проблеми енергозбереження не вирішуються, адже основний потенціал розв'язання їх мають технічні заходи, які можна розглядати як другий етап програми енергозбереження. Цей етап передбачає значні капіталовкладення як в енергозбереження, так і в удосконалення енергетичної техніки та енергоефективного обладнання. Питомі капіталовкладення на створення 1 кВт встановленої потужності у 3-4 рази більші, ніж на 1 кВт зекономленої. Тому енергозбереження має більш високий пріоритет в порівнянні з модернізацією енергетики. Але неможливо буде обійтися без приросту енергетичних потужностей, тобто необхідне інвестування і енергозбереження, і розвитку енергетики.

Основний потенціал енергозбереження зосереджений у найбільш енергомістких галузях економіки. Змістом заходів в цих галузях є модернізація обладнання, оновлення технологічних процесів та застосування нових ресурсоощадних матеріалів. Це дозволить, окрім економії ресурсів, підвищити також якість виробів, що важливо для виходу на західні ринки.

Про нагальну потребу оптимізації структури промислового комплексу свідчить той факт, що енергомісткість одиниці ВНП України поступається усім розвинутим країнам світу, де цей показник нижчий у 2-10 разів.

Окрім цих міжгалузевих та загальнодержавних заходів, необхідно через національні програми реалізувати цілу низку заходів щодо енергозбереження в галузях. Такими галузевими, але важливими для всієї економіки України заходами щодо енергозбереження є:

модернізація процесів регенерування брухту чорних металів та виплавки чавуну (і сталі), підвищення якості сталі;

збільшення частки використання деталей із високоміцного чавуну та пластмас до світового рівня;

оптимізація технологічних процесів виробництва шляхом впровадження систем автоматичного контролю;

налагодження вітчизняного виробництва і масштабного використання високоякісних енергоекономних освітлювальних ламп;

створення умов і стимулів для повторного використання деталей машин, за належного рівня стандартизації цей потенціал може становити 60-80 % деталей;

обладнання електричних двигунів в устаткуванні перетворювачами частоти для економного споживання електроенергії в період неповного завантаження приводу, економія електроенергії може становити 20-30 %;

оптимізація теплопостачання міст за рахунок використання теплонасосних станцій для вилучення теплової енергії з вторинних низько потенційних енергоресурсів (теплових викидів промисловості та комунального господарства) і з природного середовища (озер, рік, морів, ґрунту, повітря);

налагодження випуску електричних лічильників для погодинного обліку і запровадження диференційованих тарифів;

збільшення частки комбінованого виробництва електрики і тепла за рахунок масштабного впровадження когенераційних та утилізаційних установок.

Економія в результаті реалізації зазначених вище заходів може бути значно більшою від обсягів виробництва енергії на усіх АЕС України. Однак слід мати на увазі, що енергозберігаючі заходи технічного характеру, тобто ті, що потребують значних витрат, у багатьох випадках будуть реалізовуватися дуже повільно. Без державної підтримки, запровадження фінансово-економічних стимулів і штрафних санкцій буде складно реалізувати заходи з модернізації комунальної енергетики та масштабного впровадження когенерації, утилізації, опанування інших технологій з невисокою прибутковістю.

1. Загальна характеристика мікрорайону та енерговитрати будівель

1.1 Загальна характеристика мікрорайону та будівель

Комплекс із 9-и житлових будинків знаходиться у 1-й температурній зоні, у Сихівському районі міста Львова. Житлові будинки розташовані по вулиці Скорини. Даними будинками опікується ЛКП «Бондарівка». Детальна інформація про будинки наведена у табл. 1. Схема розміщення будинків зображено на рис.1.1.

Рис. 1.1 Розміщення будинків на карті

Таблиця 1.1 Специфікація будинків

№	Найменування	Кількість під'їздів	Кількість поверхів	Кількість квартир
Скорини 16	житловий	1	3	36
Скорини 18	житловий	1	2	12
Скорини 20	житловий	2	5	48
Скорини 22	житловий	6	4	48
Скорини 24	житловий	4	5	73
Скорини 30	житловий	2	9	68
Скорини 32	житловий	2	9	68
Скорини 36	житловий	2	5	40
Скорини 38	житловий	3	10	120

1.2 Вхідні дані зі споживання енергоносіїв

Споживання теплової енергії, гарячої і холодної води та газу наведені в табл. 1.2. енергоспоживання електричний поновлюваний вимірювання

Таблиця 1.2 Споживання енергії за рік

Номер будинку	Теплова енергія, Гкал	Гаряча вода,	Холодна вода,	Газ,
16	556,96	246,90	2576,80	5599,36
18	531,33	160,12	1790,74	9040,36
20	2479,05	488,72	5794,38	25882,50
22	2047,63	379,28	4251,36	21875,46
24	4576,16	828,92	9026,08	43996,28
30	2567,30	2453,56	7443,59	23347,21
32	2571,39	3436,98	8860,21	22963,23
36	634,75	731,60	1928,00	6023,87
38	4038,95	4707,96	11345,98	37222,95



2. Фактичні енерговитрати мікрорайону та їх аналіз

2.1 Діаграма енергоспоживання та видатки

Кількість спожитої теплової енергій, гарячої та холодної води і газу мікрорайоном наведені нище (рис.2.1-2.3).

Рис.2.1 Графік споживання теплової енергій мікрорайоном (в Гкал)

Рис.2.2 Графік споживання гарячої та холодної води мікрорайоном (в м3)



Рис.2.3 Графік споживання газу мікрорайоном (в м3)

2.2 Засоби вимірювання енергоспоживання

Облік споживання електроенергії, яка подається першою кабельною лінією здійснюється багато тарифним лічильником (рис.2.4).

Рис.2.4 Багато тарифний електронний лічильник енергії фірми «Комунар»

Багатотарифний електронний лічильник енергії класу точності 1,0 призначений для обліку в трьох тарифному режимі активної енергії в ланцюгах перемінного струму прямого включення, а також використання в складі систематизованих систем контролю й обліку електроенергії.

Лічильник забезпечує установку 4-х варіантів тарифів:

- літні робочі дні;

- літні вихідні або святкові дні;

- зимові робочі дні;

- зимові вихідні або святкові дні;

- кількість тарифів - 3 з можливістю зовнішнього керування включення тарифів (зони пік, на пів пік, нічна зона).

Лічильник забезпечує видачу на індикатор наступних даних:

- відлік і індикацію поточного часу (години, хвилини) і дати (число, місяць);

- номер тарифу;

- витрата енергії по всіх тарифних зонах.

При відключенні напруги всі накопичені дані зберігаються не менш двох років. (При відсутності живлення дані на індикатор не видаються). Параметри, що підлягають видачі на індикатор, видаються по черзі натисканням кнопки (перегляд), розташованої на передній панелі лічильника.

Лічильник має світлову індикацію про наявність напруги в кожній із трьох фаз, енергії по всіх тарифних зонах. Лічильник має світлову індикацію про включення тарифу і миготливу індикацію про заміну потужності. Облік споживання електроенергії, яка подається другою кабельною лінією здійснюється одно тарифним лічильником (рис.2.5).

Рис. 2.5 Однофазний одно тарифний лічильник електроенергії Енергомера РЄ 101 S6 145М6.



Стійкий до кліматичних, механічних і електромагнітних впливів. Захищений від несанкціонованого доступу.

Клас точності - 1.

Число вимірювальних елементів - 1.

Номінальна (максимальна) сила струму, А -5 (60); 10 (100).

Номінальна фазна / лінійна напруга, В - 230 + -44.

Діапазон робочих температур -(-40 +70).

Мінімальне напрацювання на відмову, годин - 160000.

Середній термін служби, років - 30.

2.3 Клас будівлі за енергоспоживанням

Для визначення класу енергетичної ефективності будівлі нам потрібна витрата тепла на 1м2. Розрахункове значення питомої тепловитрати на опалення будинку за опалювальний період визначається за формулою:

qбуд = Qр / S

Клас енергетичної ефективності визначають за значенням:

[(qбуд- Еmax) / Еmax]*100%,

де Еmax - нормативне максимально допустиме значення тепловитрати на опалення, для будинків від 8 до 9 поверхів, для першої температурної зони Еmax = 79 кВтЧгод/м2.

За різницею %, розрахункового або фактичного значення питомих тепловитрат, qбуд, від максимального допустимого значення, Emax, (qбуд-Emax/Emax)Ч100 % визначаємо клас енергетичної ефективності.

Дані щодо класу будинків мікрорайону, згідно з табл. 1 додатку наведені у табл. 2.3.

Таблиця 2.3 Клас енергетичної ефективності

№	Вулиця	№ будинку	qбуд, кВтЧгод/м2	Різниця між qбуд та Еmax, %	Клас ефективності
1	Скорини	16	97,84	32,84	E
2	Скорини	18	95,91	30,91	E
3	Скорини	20	102,96	36,96	E
4	Скорини	22	128,01	62,01	E
5	Скорини	24	106,7	41,7	E
6	Скорини	30	136,38	57,38	E
7	Скорини	32	136,38	57,38	E
8	Скорини	36	114,05	35,05	E
9	Скорини	38	186,46	107,46	F



3. Розрахунок електричного навантаження будівель і мікрорайону

Методика розрахунку навантаження житлових будинків.

Розрахункове навантаження групових мереж освітлення загально будинкових приміщень житлових будинків (сходових кліток, вестибюлів, технічних поверхів, підвалів, горищ,), а також житлових приміщень гуртожитків слід визначати за світлотехнічним розрахунком з коефіцієнтом попиту Knon, що дорівнює 1. Житла (квартири) щодо оснащеності побутовими електроприладами та їх розрахункових навантажень умовно поділяються на три види:

- житла (квартири) в будинках масового будівництва, споруджених чи споруджуваних із загальною площею від 35 м2 до 95 м2 включно та заявленою (встановленою) потужністю електроприймачів до 30 кВт включно;

- житла (квартири) в багатоквартирних будинках, споруджених чи споруджуваних із загаль-ною площею від 50 м2 до 300 м2 включно та заявленим замовником високим рівнем комфортності, що відповідає встановленій потужності електроприймачів від 30 кВт до 60 кВт включно;

- житла (квартири) в котеджах, будинках, споруджених чи споруджуваних із розрахунку, як правило, на одну родину із загальною площею від 150 м2 до 600 м2 включно та заявленим замовником високим рівнем комфортності, що відповідає встановленій потужності електроприймачів від 60 кВт до 140 кВт включно.

Для жител 1-го виду (квартир у багато- та малоквартирних будинках, будинків на одну родину і будиночків на ділянках садівничих товариств) встановлюються п'ять рівнів електрифікації та відповідні їм нормативні розрахункові питомі навантаження:

- житла (квартири) з плитами на природному газі;

- житла (квартири) з плитами на скрапленому газі та на твердому паливі;

- житла (квартири) з електричними плитами потужністю до 8,5 кВт включно;

- житла (квартири) з електричними плитами потужністю до 10,5 кВт включно;

- будиночки на ділянках садівничих товариств.

Для жител 2-го виду встановлюються два рівні електрифікації та відповідні їм нормативні розрахункові питомі навантаження:

- житла (квартири) з плитами на природному газі;

- житла (квартири) з електричними плитами потужністю до 10,5 кВт включно.

Встановлені нормативи питомих електричних розрахункових навантажень і враховують застосування в житловому приміщенні побутових кондиціонерів повітря та комфортного електричного до опалення у межах 7-15 % від загальної потреби в теплі з розрахунку 60-120 Вт на 1 м2 до опалюваної площі.

3.1 Методика розрахунку електричного навантаження будівель

Розрахункове навантаження групових мереж освітлення загально будинкових приміщень житлових будинків (сходових кліток, вестибюлів, технічних поверхів, підвалів, горищ), а також житлових приміщень гуртожитків слід визначати світлотехнічним розрахунком з коефіцієнтом попиту Kпоп , що дорівнює 1. Квартири щодо оснащеності побутовими електроприладами та їх розрахункових навантажень відносяться до 2 виду, а саме житла (квартири) в будинках масового будівництва, споруджених чи споруджуваних із загальною площею від 35м2 до 95м2 включно та встановленою потужністю електроприймачів до 30 кВт [ДБН В.2.5-23:2010].

Розрахункове навантаження групи жител з одноковими питомим електричним навантаженням, приведене до лінії живлення, вводу в житловий будинок, шин напругою 0,4 кВ ТП, Рж N визначається за формулою:



Рж N = РжП ЧN,

де РжП - питоме розрахункове електричне навантаження одного житла (квартири), яке вибирається залежно від прийнятого рівня електрифікації та кількості квартир, приєднаних до даної ланки електромережі, кВт/житло [ДБН В.2.5-23:2013 табл. 3.1];

N - кількість жител (квартир), приєднаних до вводу, лінії, ТП.

Питомі розрахункові електричні навантаження жител охоплюють навантаження освітлення загально будинкових приміщень.

3.2 Розрахунок електричного навантаження під'їздів будівель та будівель в цілому

Розрахункове навантаження групи жител з однаковим питомим електричним навантаженням приведене до лінії живлення, вводу в житловий будинок, шин напругою 0,4 кВ ТП, визначаємо за формулою:

Ржм = Ржп Ч N,

де РЖп - питоме розрахункове електричне навантаження одного житла (квартири), яке виби-рається за таблицею 3.1 залежно від прийнятого рівня електрифікації та кількості квартир, приєднаних до даної ланки електромережі, кВт/житло;

N - кількість жител (квартир), приєднаних до вводу, лінії, ТП.

Визначаємо навантаження житлового будинку Скорини 16, якщо відомо, що житло в цьому будинку щодо оснащеності побутовими електроприладами відноситься до першого виду згідно з встановленими нормами з однаковим електричним навантаженням. Будинок має 1 під'їзд, 3 поверхів і 36 квартири. Квартири оснащені плитами на природному газі:

Ржм = 36 Ч 1,4 = 50,4 кВт.

Знаходимо реактивне навантаження житла:

Qжм =Ржм Ч tgцкв=50,4Ч0,64=32,26 кВар,

де Ржм - реактивне навантаження житла;

tgцкв - вибираємо за табл.6 Додатку ДБН В.2.5-23:2010.

Знаходимо повне навантаження житла:

Sжм=v(Ржм2 + Qжм2)=v(50,42 + 32,262)=59,84 кВА.

Розрахункове електричне навантаження освітлення загально будинкових приміщень розраховуємо за формулою:

Pосв.р.=Росв.в. Ч Nп Ч Кпопос.р,

де Росв.в=0,9 кВт - встановлена потужність робочого освітлення на під'їзд для 3-и поверхового будинку;

Nп - кількість під'їздів;

Кпопос.р - коефіцієнт попиту для робочого освітлення, таблиця 5 додатку.

Pосв.р.= 0,9Ч1Ч0,8=0,72 кВт.

Знаходимо реактивне електричне навантаження освітлення:

Qосв.р = Pосв.р Ч tgц =0,72Ч1=0,72 кВар,

де tgц = 1 - коефіцієнт потужності для розрахунку мереж освітлення з лампами розжарювання.

Знаходимо повне електричне навантаження освітлення

Sосв.р=v(Росв.р2 + Qосв.р2)=v(0,722 + 0,722 )=1,02 кВА.

Визначаємо силове навантаження житлового будинку за з урахуванням того, що як силове навантаження використовуються ліфти відповідно до рекомендацій табл.7 додатку:

Рсил=?Рл Ч Кпл=0 кВт.

де Рл - встановлена потужність електродвигуна кожного з ліфтів за паспортом, кВт; Кпл - коефіцієнт попиту для ліфтів, що визначається за табл.3 додатку, залежно від кількості ліфтових установок і кількості поверхів будинку.

Визначаємо реактивне навантаження ліфтів:

Qсил= Рсил Ч tgцс=0 кВар,

де tgцс - знаходимо з табл. 6 додатку.

Визначаємо повне силове навантаження

Sсил= vРсил2+Qсил2=0 кВА.

Визначаємо розрахункове активне навантаження житлового будинку в цілому:

Рбуд.ж = Ржм + Куп Ч Рсил + Pосв.р =50,4+0Ч0,9+0,72=51,12 кВт,

де Куп = 0,9 - коефіцієнт участі в максимумі навантаження квартир і силових електроприймачів житлового будинку навантажень вбудованих і прибудованих приміщень.

Визначаємо реактивне навантаження житлового будинку:



Qбуд.ж = РжЧtgц +0,9Рс Чtgцс +Pосв.р Чtgц =50,4Ч0,64+0,72Ч1+0Ч1,17=32,98 кВар.

Значення коефіцієнтів потужності для квартир з плитами на природньому газі і для ліфтових установок.

Визначаємо повне навантаження житлового будинку:

Sбуд.ж =v(Рбуд.ж2+Qбуд.ж2) = v(51,122+32,982)=60,83 кВА.

Аналогічно визначаємо всі навантаження житлових будинків і результати зводимо в таблицю 3.2.

Таблиця 3.2 Навантаження будинків мікрорайону

№ будинку	16	18	20	22	24	30	32	36	38
К-ть під`їздів	1	1	2	6	4	2	2	2	3
К-ть квартир	36	12	46	48	73	68	68	68	68
Навантаження житла	Питоме навантаження квартир РЖп	кВт/ж	1,40	2,36	1,28	1,26	1,30	1,30	1,30	1,31	0,94
	Активне навантаження Ржм	кВт	50,40	28,32	58,88	60,48	88,40	88,40	88,40	52,40	112,8
	Реактивне навантаження Qжм	кВар	32,26	18,12	37,68	38,71	56,58	56,58	56,58	33,54	72,19
	Повне навантаження Sжм	кВА	59,84	33,62	69,91	71,81	104,95	104,95	104,95	62,21	133,92
Навантаження робочого освітлення	Активне навантаження Pосв.р	кВт	0,72	0,72	1,44	4,32	1,44	1,44	1,44	1,44	2,16
	Реактивне навантаження Qосв.р	кВар	0,72	0,72	1,44	4,32	1,44	1,44	1,44	1,44	2,16
	Повне навантаження Sосв.р	кВА	1,02	1,02	2,04	6,11	2,04	2,04	2,04	2,04	3,05
Силове навантаження	Активне навантаження Рсил	кВт	0	0	0	0	4,8	4,8	4,8	4,8	7,2
	Реактивне навантаження Qсил	кВар	0	0	0	0	5,62	5,62	5,62	5,62	8,42
	Повне навантаження Sсил	кВА	0	0	0	0	7,39	7,39	7,39	7,39	11,08
Навантаження будинку	Активне навантаження Рбуд.ж	кВт	51,12	29,04	60,32	64,80	94,16	94,16	94,16	58,16	121,44
	Реактивне навантаження Qбуд.ж	кВар	32,98	18,84	39,12	43,03	63,63	63,63	63,63	40,59	82,78
	Повне навантаження Sбуд.ж	кВА	60,83	34,62	71,90	77,78	113,64	113,64	113,64	70,92	146,97

Повне навантаження мікрорайону становить 787,9 кВА.



4. Розроблення схеми електропостачання мікрорайону

4.1 Картограма електричних навантажень

Картограма навантажень - це розміщення на аркуші кругів, площі котрих у вибраному масштабі відповідають розрахунковим навантаженням будинків.

Картограма навантажень дозволяє встановити найвигідніше місце розташування розподільних або ТП і максимально скоротити протяжність розподільних мереж.

Для розрахунку радіуса кола користуємося формулою:

де m - масштаб для визначення радіуса кола;

ri - радіус кола;

Рі - потужність навантаження і-го будинку.

За даними табл. 4.1 визначаємо координати центру електричних навантажень підприємства за формулами:

м,

м.

Побудуємо картограму навантажень житлового будинку,якщо відомо, що повне навантаження житлового будинку Sз.ж = 146,97 кВт, а силове навантаження складає Sсил= 14,14 кВт.

Сектор кола, що показує величину силового навантаження у загальному навантаженні житлового будинку визначаємо так:

б =Ч360) / = (14,14Ч360) / 146,97 = 34,63 мм.

Таблиця 4.1 Координати центрів будинків та радіуси кіл картограми

№ будинку	Xі, м	Yі, м	Sі, кВA	ri, мм	Sс.і, кВA	б
16	100	40	60,83	5,68	1,02	6,03
18	110	60	34,62	4,29	1,02	10,59
20	90	80	71,90	6,18	2,04	10,20
22	70	5	77,78	6,43	6,11	28,28
24	70	70	97,59	7,20	4,07	15,03
30	10	90	113,64	7,77	2,04	6,45
32	5	100	135,51	8,48	2,04	5,41
36	70	90	70,92	6,14	9,42	47,84
38	90	110	146,97	8,83	14,14	34,63

Генплан будівель наведений нище в рис.4.1.

Рис. 4.1. Генплан житлового мікрорайону і схема електрозабезпечення



4.2 Розрахунок перерізу ліній електропостачання

Спочатку виберемо переріз лінії на вході у квартиру по вулиці Скорини 38.

Визначимо розрахунковий струм, попередньо порахувавши навантаження квартири за питомим показником ( Pжп = 5 кВт ).

Відповідно розрахунковий струм буде рівним:

Iр = Pр / Uн;

Iр.кв = 5000 / 220 = 22,7 А.

Отже по допустимому струму з таблиці 3 додатку вибираємо кабель ВВГнг 3х2.5.

Розраховуємо переріз лінії на вході у будинок по вулиці Скорини, 38 та переріз найбільш завантаженої лінії ( будинки по вулиці Скорини 30 та 32) за техніко-економічними умовами.

Розрахунковий струм складає:

Iр=Sр/( ЧUн);

Iр=146,97/(1,73Ч0,4) = 212,38 А;

Iрн.з=249,15/(1,73Ч0,4) = 360,86 А.

Таблиця 4.2 Умови вибору (перевірки) перерізів струмоведучих частин

Режим роботи	№ п/п	Умови вибору	Вид електропередачі
			повітряна лінія	кабельна лінія	шино-провід
				<1000 В	>1000 В
Робочий	1	Економічний фактор	+	+	+	+
	2	Нагрів робочим струмом	-	+	+	-
	3	Коронний розряд, механічна міцність	+	-	-	-
	4	Втрати напруги в робочому режимі	+	+	+	+
	5	Перевантаження в нормальному режимі	-	+	-	-
Після-аварійний	6	Втрати напруги в п/а режимі	+	+	+	+
	7	Нагрів струмом в п/а режимі	+	+	+	+
Аварійний	8	Термічна стійкість	+	-	+	+
	9	Електродинамічна стійкість	-	-	-	+

1. Економічний фактор - економічно оптимальний переріз

Визначається Fек за техніко-економічними розрахунками.

Для ліні, що живить будинок по вулиці Скорини, 38 вибираємо кабель з табл. 4.3. і 4.4. з перерізом 3Ч185+1Ч185, а для найбільш завантаженої лінії - 2 з перерізом 3Ч185+1Ч185 (Ідоп = 345 А).

2. Нагрів робочим струмом

В робочому режимі струмоведучі частини не повинні нагріватись понад допустиму температуру, що забезпечується при виконанні умови:

Ір?Ідоп·kпр

Ідоп - максимально допустимий струм для даного перерізу

kпр - коефіцієнт прокладання, який враховує умови прокладання (земля, вода), температуру середовища, число поряд прокладених кабелів

Для будинку по вулиці Скорини, 38: Спочатку знайдемо повне навантаження у робочому режимі:



99,97 ? 345·1.

Для найбільш завантаженої лінії:

169,48 ? 345·1.

4. Втрати напруги в нормальному режимі

Умова перевірки:

ДU?ДUдоп.

Фактична втрати напруги в нормальному режимі

Для ліній 6-10 кВ величина ДUдоп=±5%.

Для будинку по вулиці Скорини, 38:

0,8 ? 5.

Для найбільш завантаженої лінії:

3,8 ? 5.

6. Втрати напруги в після аварійному режимі

В після аварійному режимі допускається додаткове пониження напруги ще на 5%.

7. Нагрів струмом в п/а режимі

Знаходять струм лінії в після аварійному режимі.

При 100% резервуванні навантаження Іпа=2·Іроб,

При неповному резервуванні навантаження Іпа<2·Іроб,

Для ліній, які живлять одиночні ЕП Іпа=2·Іроб.

В після аварійному режимі повинна виконуватись умова

Іпа?Ідоп·kпр·kпер.

Для повітряних ліній і струмопроводів kпер=1.3

Для КЛ kпер залежить від попереднього завантаження КЛ і тривалості перевантаження.

Спочатку знайдемо повне навантаження у робочому режимі:

115.7 ? 162·2

115.7 ? 345·1·1.3

Для найбільш завантаженої лінії:

273.71 ? 332·2.

273,71 ? 345·1·1.3.

Вибір економічно оптимального перерізу провідника.

Під час проектування системи електропостачання або окремих її елементів з метою вибору найбільш доцільного варіанту виконання даного об'єкту проводиться аналіз технічних та економічних його характеристик. Під технічними розуміють надійність енергопостачання, зручність експлуатації, тривалість споживання, обсяг поточних і капітальних ремонтів, ступінь автоматизації тощо. Основними економічними характеристиками є початкові капітальні та експлуатаційні витрати.

Вибір економічно доцільного варіанту виконання об'єкту може проводитись на основі методу зведених витрат або методу чистої зведеної вартості.

Визначимо оптимальний коефіцієнт завантаження трансформатора за методом чистої зведеної вартості (ЧЗВ).

Згідно методу ЧЗВ ефективність реалізації довільного заходу (проекту) оцінюється на основі прогнозу руху грошових коштів за весь період життєдіяльності цього заходу (проекту) з врахуванням зміни вартості грошей у часі. Зміна вартості обумовлена втратами власника коштів у зв'язку відкладеною реалізацією попиту (потреб), недоотриманим прибутком, інфляцією та ризиком і невизначеністю повернення вкладених коштів у майбутньому.

У методі ЧЗВ рух коштів у майбутньому зводиться (дисконтується) до часу оцінки (початку діяльності) проекту.

Нинішня вартість коштів n-го майбутнього року визначається наступним чином:

;

де: - нинішня вартість коштів майбутнього року;

- вартість (потік) коштів майбутнього року;

- коефіцієнт дисконтування;

r - процентна ставка.

У випадку визначення оптимального коефіцієнта завантаження трансформаторів врахований наступний рух грошових коштів (витрат і вигод) проекту. Витрати проекту становлять початкові капіталовкладення у трансформатор (підстанцію) до введення його в експлуатацію та експлуатаційні витрати на протязі усього терміну служби трансформатора. В експлуатаційні витрати входить вартість обслуговування і ремонту трансформатора та вартість втрат електроенергії в ньому.

Вигоди (зиск) від реалізації проекту зі встановлення трансформаторів на підстанції виокремити у даному випадку важко, оскільки цей проект є лише частиною загального проекту спорудження підприємства, у якому отримуються вигоди від реалізації кінцевої продукції.

Прогнози руху потоків грошових коштів проекту за n років, його використання в табличній формі наведений в табл. 4.2. Експлуатаційні витрати на ремонт і обслуговування та вартість втрат електроенергії позначені відповідно Ср.о та СЕ. Усі витрати коштів внесені зі знаком «-», а вигоди - «+».

Таблиця 4.2 Прогноз руху потоків грошових коштів проекту

Рік	Витрати	Вигоди (зиск)	Річний потік грошових коштів	Ставка дисконту	Зведена вартість коштів	Кумулятивний потік коштів
	капітальні	експлуатац.
0	-K	0	0	-K	1	-K	-K
1	0	-(Cр.о.+ +СЕ)	0	-(Cр.о.+СЕ)	(1+r)-1	-(Cр.о.+ +СЕ)(1+r)-1	-K-(Cр.о.+СЕ) (1+r)-i
2	0	-(Cр.о.+ +СЕ)	0	-(Cр.о.+СЕ)	(1+r)-2	-(Cр.о.+ +СЕ)(1+r)-2	-K-(Cр.о.+СЕ)
n	0	-(Cр.о.+ +СЕ)	0	-(Cр.о.+СЕ)	(1+r)-n	-(Cр.о.+ +СЕ)(1+r)-n	-K-(Cр.о.+СЕ)

Використання системи енергозабезпечення об'єкту й, зокрема, кабельної лінії, як одного з її елементів, не приносить явно вираженого доходу, а тому у розрахунках варіантів систем енергозабезпечення складову доходу часто не враховують.

У цьому випадку загальні витрати коштів даного варіанту за n років експлуатації зведені до початку першого року експлуатації у аналітичній формі матимуть вид (знак мінус упущено)

,

де К- капіталовкладення варіанту;

Ср.о - відрахування на ремонт, обслуговування і амортизацію;

Се - вартість втрат електроенергії;

r - процентна ставка;

і - термін служби обладнання;

(1+r)-i =КД - коефіцієнт дисконтування.

Експлуатаційні витрати на ремонт і обслуговування та вартість втрат електроенергії в лінії знаходяться з рівнянь

,

де Ер.о - частка вартості ремонту і обслуговування лінії, вирахувана через капіталовкладення (в.о.);

R - активний опір лінії;

с - питомий опір провідника;

L, F - довжина лінії і переріз провідника;

I - струм в лінії;

- вартість електроенергії.

Втрати потужності за розрахункового струму Ір=212,38 А для перерізу 185 мм2 складають:

2ЧRЧL =3Ч212,382Ч0,6Ч0,5=40,5 кВт.

Маючи втрати потужності, шукаю втрати енергії:

?W = ?PЧф;

?W =40,5Ч2000=81000 кВтЧгод.

Звідси вартість втрат електроенергії:

Се=Ч;

Се=81000Ч1,3=105,3 тис. грн.

Експлуатаційні витрати на ремонт і обслуговування знаходяться з рівняння:

Cро= Ер.о. Ч К;

де К - капіталовкладення (в тис .грн.);

Еро=0.065 або =6,5%.

Cро=25Ч0,065=1,625 тис. грн.

Для заданого випадку загальні витрати коштів за n років:

B= K + (Cpo+Се) Ч КД;



де КД - коефіцієнт дисконтування.

Для мого випадку сума КД= 6,81.

В=25+(1,625+105,3) Ч 6,81=1190,27 тис. грн.

Таблиця 4.3 Характеристики проводів будинку

	Перереріз	Питома вартість	Довжина лінії	Вартість кабелю	Відрах. на ремонт	Опір	Втрати потужності	Втрати енергії	Вартість втрат енергії	Експлуат. витрати	Дисконтовані витрати	Загальні дисконтовані витрати	Густина струму
	ммІ	тис. грн/км	км	тис. грн	тис. грн	Ом	кВт	кВт год	тис. грн	тис. грн	тиc. грн	тис. грн	А/ммІ
4*50	50	26,32	0,2	5,26	0,34	0,62	16,78	33559,7	43,6	44,0	299,5	304,7	4,2
4*70	70	48,37	0,2	9,67	0,63	0,443	11,986	23971,2	31,2	31,8	216,5	226,2	3,0
4*95	95	62,24	0,2	12,4	0,81	0,326	8,8315	17663	23,0	23,8	161,9	174,3	2,2
4*120	120	83,78	0,2	16,8	1,09	0,258	6,9916	13983,2	18,2	19,3	131,2	148,0	1,8
4*150	150	100,7	0,2	20,1	1,31	0,207	5,5933	11186,6	14,5	15,9	128,1	148,2	1,4
4*185	185	123,45	0,2	24,7	1,6	0,168	4,5351	9070,19	11,8	13,4	115,9	140,6	1,1



Таблиця 4.4 Характеристики проводів найбільш завантаженої лінії

	Переріз	Питома вартість	Довжина лінії	Вартість кабелю	Відрах. на ремонт	Опір	Втрати потужності	Втрати енергії	Вартість втрат енергії	Експлуат. витрати	Дисконтовані витрати	Загальні дисконтовані витрати	Густина струму
	ммІ	тис. грн/км	км	тис. грн	тис. грн	Ом	кВт	кВт год	тис. грн	тис. грн	тиc. грн	тис. грн	А/ммІ
2*(4*50)	50	91,3	0,15	13,69	0,89	0,44	25,834	51667	67,2	68,1	463,5	477,2	2,6
2*(4*70)	70	119,5	0,15	17,93	1,17	0,33	19,035	38071	49,5	50,7	362,9	380,9	1,9
2*(4*95)	95	146,9	0,15	22,04	1,43	0,26	15,07	30139	39,2	40,6	298,6	320,7	1,5
2*(4*120)	120	174,3	0,15	26,14	1,7	0,21	12,056	24111	31,3	33,0	251,2	277,3	1,2
2*(4*150)	150	207,7	0,15	31,15	2,02	0,17	9,7749	19550	25,4	27,4	218,0	249,2	1,0
2*(4*185)	185	221,3	0,15	43,69	0,89	0,44	25,834	51667	21,2	25,1	203,5	437,2	1,0

4.2 Розрахунок струмів короткого замикання

Призначенням розрахунку струму КЗ є перевірка обладнання на термічну та динамічну стійкість. Виявлення умов роботи споживачів під час КЗ. Спершу слід скласти розрахункову та заступну схеми для розрахунку струму короткого замикання (рис.4.2).

Рис.4.2 Розрахункова та заступні схеми

Спочатку вибираємо потужність трансформатора:

,

.

Розраховуємо параметри заступної схеми:

- параметри трансформатора (ТМ - 400/10)

,

де - напруга досліду короткого замикання, %;

- номінальна потужність трансформатора, кВА;

- номінальна напруга трансформатора, кВ.



де - втрати короткого замикання, кВт.

Провівши розрахунки отримаємо наступне:

,

Параметри кабельної лінії АВВГ 4Ч50:

r0=0.62 Ом/км;

хо=0,062 Ом/км;

L=0,2 км.

де - опір кабельної лінії на 1 км, Ом/км;

- довжина кабельної лінії, км.

де - індуктивний опір кабельної лінії на 0,2 км, Ом/км.

Отже активний та реактивний опори кабельної лінії становлять:

=0,620,2=0,124 Ом,

.

Обчислюємо результуючий опір усіх елементів:

=0,29 Ом.

Розраховуємо усталене значення струму КЗ за формулою:

,

А.

Переріз за термічною стійкістю:

Fт.с. ;

де t - час спрацювання вимикача;

с - функція, як становить 90 А/мм2 для алюмінієвих вимикачів.

Fт.с.== 6,24 А/мм2.

Даний кабель проходить за умовами термічної стійкості.



5. Витрати енергії на обігрівання житлових будівель мікрорайону

5.1 Методи розрахунку енерговитрат будівель

Теплота, що надходить у будівлю, витрачається на відшкодування витрат крізь огороджувальні конструкції (стіни, підлога, стеля, вікна, двері) та на підігрівання зовнішнього повітря, що надходить через систему вентиляції й шляхом інфільтрації через вікна та двері.

Втрати тепла кожною будівлею є індивідуальні, вони залежать від характеристик використаних будівельних матеріалів, геометричних розмірів будівлі та її елементів тощо. Однак, враховуючи, що спорудження будинків здійснювалось у багатьох випадках за типовими проектами з використанням будівельних матеріалів з близькими характеристиками для орієнтовних розрахунків можна використати питомі опалювальні характеристики.

Питома опалювальна характеристика qo[Вт/м3/0С або кал/год/м3/0С]- це потужність, що необхідна для обігрівання одиниці об'єму будинку за перепаду температур внутрішнім його об'ємом і зовнішнім середовищем у 10С.

Річна потреба у теплоті на опалення [МВт год або Гкал] визначається за формулою

=;

де - об'єм будівлі за зовнішнім обміром, м3;

tвн - розрахункова внутрішня температура;

tсер.о - розрахункова середня температура зовнішнього середовища;

n0 - розрахункова тривалість опалювального сезону, діб.

- табличне значення опалювальної характеристики для температури

зовнішнього середовища «мінус» 300С;

б - коефіцієнт перерахунку значень qo до заданої розрахункової температури (для tр.о=-200C, б=1,17; для tр.о =-190C, б=1,194).

Розрахункові кліматологічні дані для міста Львова: tp.o.=-19, tp.в =-9,0, tсер.о=-0,2, nо=191 [ДСТУ-Н Б В.1.1-27:2010].

Зовнішній будівельний об`єм будинків приймають за даними української асоціації організацій технічної інвентаризації.

Будівельний об`єм надземної частини будови з неопалюваним горищем визначається множенням площі горизонтального розрізу за зовнішнім обміром будови на рівні першого поверху вище цоколю на повну висоту будинку, виміряну від рівня чистої підлоги першого поверху до верхньої площини теплоізоляційного шару перекриття горища, при без горищних покрівлях - до середньої відмітки верхньої поверхні покрівлі.

Будівельний об`єм підземної частини будинку визначається множенням площі горизонтального розрізу за зовнішнім обміром будинку на рівні першого поверху вище цоколю на висоту будинку, виміряну від рівня чистої підлоги першого поверху до рівня підлоги підвалу чи цокольного поверху.

При визначенні площі згаданого вище розрізу архітектурні деталі, що виступають на поверхні стін, а також ніші в стінах будинку та неопалювані лоджії не враховуються.

При наявності опалюваних підвалів до одержаного вказаним шляхом об`єму будинку додають 40 % кубатури опалюваного підвалу.

Якщо споруда зайнята організаціями чи установами різного характеру, то розрахункове навантаження на опалення визначається для кожного приміщення окремо з урахуванням об`єму, що займається, і прийнятих розрахункових температур внутрішнього повітря для даних приміщень.

Для визначення потреб тепла за методом енергетичного балансу знаходять складові витрат тепла і його надходжень у будівлю, які наведені у табл. 6.1.

Таблиця 6.1 Складові енерговитрат

Витрати тепла, Вт	Надходження тепла, Вт
стіни	теплопостачання
вікна	сонячна радіація
стеля	технологічне обладнання
підлога	система освітлення
інфільтраційні	персонал
вентиляційні
додаткові

Зведення всіх складових надходжень і витрат теплоти в тепловому балансі приміщення визначає дефіцит або надлишок теплоти. Дефіцит теплоти вказує на необхідність встановлення у приміщенні системи опалення (СО).

Теплову потужність СО будинку, можна визначити, склавши баланс втрат теплоти приміщень для холодного періоду року у вигляді:

де - тепловтрати через захищення приміщення, Вт; - тепловтрати на нагрівання інфільтраційного повітря, Вт; - регулярний тепловий потік, який надходить в кімнати і кухні житлових будинків, Вт, ( підлоги).

Теплову потужність СО будинку з герметичними вікнами можна визнач...