Упрощенный энергоаудит здания учреждения образования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Отдел образования Сенненского райисполкома

ГУО «Алексиничская средняя школа Сенненского района»

Упрощённый энергоаудит здания учреждения образования

Выполнила:

Боритко Ольга,

Руководитель:

Боритко О.П.,

2012

Цель работы

Обследование здания школы с целью установления эффективности использования топливных ресурсов, определение реального потенциала экономии тепловой энергии, разработка мероприятий по энергосбережению на ближайшую перспективу.

Задачи работы

*Поиск информации из различных источников для расширения знаний о возможных путях энергосбережения.

*Провести упрощённый энергоаудит здания учреждения образования и анализ его результатов.

*Приобрести личный опыт и умения по определению расхода и экономии тепловой энергии.

*Определить влияние энергосберегающих мероприятий на выброс в атмосферу углекислого газа.

*Распространить информацию о работе среди всех школьников и педагогического коллектива.

Область исследования: тепловые ресурсы учреждения образования и их сбережение, влияние энергосберегающих мероприятий на окружающую среду.

Объект исследования: энергосистема школы.

Предмет исследования: использование тепловой энергии в школе, выбросы отходов сжигаемого топлива в окружающую среду.

Гипотеза исследования: рациональное использование тепловой энергии ведет к экономии топлива и способствует уменьшению выбросов углекислого газа в атмосферу.

Введение

Согласно концепции устойчивого развития, принятой в 1992 году, человечеством должны быть приняты срочные меры по предотвращению всемирной экологической катастрофы.

Важную роль здесь может сыграть энергосбережение. Энергосбережение - реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер направленных на эффективное использование топливо - энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственную деятельность использования возобновляемых источников энергии.

Разумное использование энергии является одной из самых острых проблем современности. Запасы основного углеводородного сырья истощаются и не возобновляются. Приблизительно 70% угля и вся нефть будет использованы к середине 21 века. Сжигание этого количества приведёт к удвоению содержания СО2 в атмосфере и повышению температуры на 3 градуса. Это приведёт к увеличению скорости повышения океанического уровня более чем на 0,5 см в год.

Существует два пути решения энергетических и экологических проблем. Первый - повсеместное внедрение энергоэффективных технологий. При этом во всех отраслях хозяйства, связанных с использованием природных ресурсов, предполагается ввести систему нормативных и ограничительных мер. Второй - изменение мировоззрения и стиля жизни самого человека, воспитание его экологической культуры.

Для плодотворной работы и учёбы необходимы комфортные условия: рациональный интерьер и «энергетический комфорт». В понятие «энергетического комфорта» входит:

- достаточное естественное и искусственное освещение во все времена года;

- оптимальная температура окружающего воздуха.

Комфортной температурой считается температура от 180С до 240С в зависимости от физиологии человека. Относительная влажность в пределах 40-60%. Очень важна роль вентиляции школьных помещений. Она помогает бороться с сыростью, способствует созданию воздушной среды, препятствует распространению воздушно-капельной инфекции. Здание обязательно должно облучаться прямыми солнечными лучами, которые способствуют оздоровлению организма человека и оказывают сильное бактерицидное действие на микрофлору в помещении. Наряду с естественным освещением искусственное освещение должно быть достаточным, равномерным без слепящего действия. Очень важно электрическое состояние воздушной среды. Известно, что соотношение положительных и отрицательных ионов вызывает изменения в состоянии организма.

Для обеспечения тепловой энергией школы используется сжигание органического топлива в котельной. В результате сжигания в атмосферу выбрасываются вредные вещества и газы, среди которых и CO2. Углекислый газ «улавливает» солнечное тепло, не давая ему «убежать» обратно в космос. Накопление углекислоты, превышающее допустимую норму (0,003% по массе) в атмосфере, способствует глобальному потеплению на планете, что в свою очередь сказывается на климате, а значит и на погоде. Климатические изменения происходят быстрее, чем когда-либо в истории человечества. По данным исследователей, за последние 100 лет прирост углекислого газа в атмосфере составил 10-15%, а за год прирост составляет 0,4%.

Уменьшить вредное воздействие мы можем через уменьшение выбросов углекислого газа благодаря эффективному использованию тепловой энергии, производимой на школьной котельной.

Для определения возможных путей экономии тепловой энергии был проведён упрощённый энергоаудит здания школы.

Энергетический аудит - это обследование здания с целью сбора информации об источниках энергии и её потреблении, разработка рекомендаций и технических решений по снижению энергетических затрат.

Основные задачами упрощенного (предварительного) энергоаудита являются:

• определение годового объема энергопотребления;

• приблизительная оценка потенциала энергосбережения;

• определение возможностей для немедленной реализации мер (особенно незатратных и малозатратных) по повышению энергоэффективности;

• определение направлений для проведения более подробных исследований (измерений).

1. Характеристика здания школы

Государственное учреждение образования «Алексиничская средняя школа» расположено по адресу; ул. Школьная,13, д. Алексиничи, Сенненский р-н, Витебская обл., Республика Беларусь.

Таблица 1.

Здание школы ориентировано фасадом на юго - восток. Возможность использования солнечной энергии при такой ориетации здания уменьшается и соответственно примерно на 3 % увеличивается энергопотребление.

Одним из требований к современным зданиям является компактность строительных форм. Для оценки данного требованияя используется параметр A/V, отношение общей площади поверхности здания A к отапливаемому объёму V. Это соотношение во многом определяет потребность в энергии для отопления здания. Компактность строительных форм снижает параметр A/V и уменьшает потребность в энергии. Эффективные здания имеют это соотношение порядка 0,5. В нашем случае здание школы имеет много выступов и углов (рис.1). Это в свою очередь также сказывается на энергопотреблении. Используя данные из таблицы 1 получаем, что A/V= 3371,2/4770,1=0,7. Полученный результат является

Рис.1. Контурность здания подтверждением того, что архитектурная форма здания не способствует экономии тепловой энергии.

Важным аспектом, связанным с пассивным использованием солнечной энергии, является рациональное размещение помещений в здании. На примере второго этажа (рис.2) видно, что помещения размещены не рационально. На солнечной стороне находятся фойе, три учебных кабинета и актовый зал. Таким образом при проектировании (1988 год) и строительстве здания школы не были в достаточной мере

Рис.1. План 2 этажа учтены возможности экономии тепловой энергии. Это характерно для всех проектов 80-х прошлого столетия. В те времена энергосбережение не было столь актуально.

2. Анализ теплоснабжения школы

Теплоснабжение школы осуществляется от ведомственной котельной. Для производства тепловой энергии используются пять бытовых котлов «Немига - 1» теплопроизводитель-ностью 46 кВт каждый. Максимальная теплопроизводительность достигается при сжигании антрацита класса 25-50. У нас в качестве топлива используются местные виды топлива: дрова и торфо- Рис.3. Классы энергоэффективности брикет. На отопительный сезон необходимо 75 ТУТ (319,8 куб.м дров или 125т торфобрикета). Используя значение потреблённой тепловой энергии за отопительный сезон из таблицы 2, нетрудно подсчитать класс энергоэффективности здания.

Таблица 2. Основные показатели расхода энергии за 2011 год

Планируемый расход тепловой энергии составит примерно 320 кВтч/кв.м. За 2011 год фактический расход тепловой энергии составил 300 кВтч/кв.м. Как видно из диаграмы, это соответствует самому низкому классу энергоэффективности N. тепловой энергия инфильтрация котельная

Дрова и торфобрикет обладают повышенным содержанием летучих веществ. Часть из них оседает на секциях котлов, образуя плёнку, которая снижает их коэффициент полезного действия.

В качестве теплоносителя в системе отопления используется вода. Часть минеральных веществ, содержащихся в воде, оседает на трубах и радиаторах системы отопления, что, естественно, затрудняет теплообмен между теплоносителем и радиатором. При толщине слоя накипи 1 мм потери тепловой энергии составляют 10 - 12%, при слое 10 мм - до 50%. Для устранения данного недостатка необходима химическая промывка системы отопления. Осуществление данного мероприятия возможно при сторонней помощи в процессе подготовки к отопительному сезону.

Для повышения эффективности работы отопительных котлов целесообразно использовать дрова с наименьшим содержанием влаги. Это даст возможность значительной экономии топлива. Произведём необходимые расчёты.

Свежесрубленная древесина содержит до 70% влаги. Это значит, что при сгорании такой древесины значительная часть выделяемой энергии расходуется на нагрев содержащейся в ней влаги и её испарение.

В одном кубическом метре сырой древесины (берёза) содержится до 230 кг воды. Для её нагрева до температуры кипения и испарения, необходимо количество теплоты Q0=Q1 +Q2 = cв m(t2 - t1) + Lm, где t2 =1000 С -температура кипения воды, t1= -50 С -начальная температура дров. Q0 =4,2Ч103 Дж/кг 0СЧ230кгЧ (1000 С-(-50 С)) +2,26Ч104Дж/кгЧ230кг = 106,6 Ч106Дж.

За период отопительного сезона сжигается 319,8 м3 дров. Тогда для испарения влаги и её нагревания используется Q=319,8м3Ч106,6Ч106Дж=34Ч109Дж =8,1 Гкал. Что составляет 1,6% от потреблённой тепловой энергии за минувший отопительный сезон. Такая энергия выделяется при сгорании 4 т дров. Так как при сгорании 1 кг дров в атмосферу выделяется 0,9 м3 СО2, то при сгорании 4т в атмосферу попадает 3600 м3 углекислого газа. Но если использовать дрова с минимальным содержанием влаги, этого можно избежать. Прямая финансовая выгода от использования сухих дров (берёза) составит при стоимости 90 000 руб. за 1м3 (по данным бухгалтерии РОО) 576000 рублей.

Анализ теплопотерь

Теплопотери - это количество энергии (тепла), которую теряет здание за единицу времени. Величина этих потерь не является постоянной. Тепловые потери в основном зависят от:

* Разницы температур в доме и на улице (чем разница больше, тем потери выше).

* Теплозащитных свойств стен, окон, перекрытий, покрытий (так называемых ограждающих конструкций).

*Существенные потери идут на подогрев попадающего внутрь помещения наружного воздуха (инфильтрация, в народе «сквозняк»).

Потери тепла:

- за счёт воздухообмена, включая инфильтрацию;

- через наружные стены;

- через оконные проёмы;

- через дверные проёмы;

- через крышу;

- через пол.

Рис.4. Потери тепла в доме

В учреждении образования установлены двойные окна из деревянных элементов с остекленением. Потери тепла через окна при отсутствии щелей составляют за весь отопительный сезон до 20% от всей потреблённой теплоэнергии. В нашем это составит примерно 88,4 Гкал. Уменьшить данный показатели потерь при существующих окнах сложно. Однако не стоит забывать, что большая часть тепла теряется через щели. По данным, которые упоминаются в литературе, общая потеря тепла через окна может достигать одной трети, то есть в пересчете на здание школы это составляет 146,5 Гкал в год. Значит, путём проведения определённых мероприятий по герметизации существующих окон можно сэкономить до 15% тепловой энергии. Для школы это составит 66,6 Гкал. Данная энергия выделяется при сгорании примерно 33 т дров. Таким образом, сэкономив данное топливо, можно не допустить выброса в атмосферу около 29 700 м3 углекислого газа и сберечь 4 158 000 рублей бюджетных денег.

Для определения источников инфильтрации (сквозняков) можно использовать нитку, закрепленную на карандаше или обыкновенную зажжённую свечу.

Оптимальными методами устранения инфильтрации являются:

- герметизация трещин и стыков в стеклах специальным клеем- силиконом;

- оклейка оконных рам с предварительным заполнение щелей ватой, поролоном;

- создание разреженного пространства между стёклами;

- возможная замена старых оконных рам на новые, изготовленных из ПВХ и алюминиевых профилей. Эти окна обеспечат полную теплосберегаемость и защиту от шумового воздействия. Такая замена будет способствовать:

- улучшению теплоизоляционных свойств ограждающих конструкций;

- увеличению потока солнечного света за счет более крупных створок;

- улучшению дизайна помещения, ибо как говорят «окна -это глаза дома».

Здание функционирует как единый организм. И покрытие пола определяет воздействие, которое оказывает помещение на человека. В теплотехническом отношении полы подразделяются на утепленные и не утепленные. При строительстве здания школы полы достаточно утеплены. Поэтому теплопотери через полы не значительные и составляют около 2% от потребляемой энергии. Тем не менее, для повышения энергоэффективности желательно осуществить дополнительное утепление полов. Самым оптимальным вариантом в нашем случае является использование в качестве утеплителя линолеум. Качественный линолеум не боится ни ножек от мебели, ни каблуков. Кроме того, покрытие имеет дополнительный защитный слой и антибактериальную защиту, что очень актуально для учебного заведения.

Теплопотери через стены составляют в среднем 45%. В нашем случае это 199,9 Гкал. Потери тепла через стены в школе наибольшие. Поэтому проблема утепления стен очень актуальна. В качестве материала для утеплителя можно использовать пенопластовые блоки, гипсокартон.

При утеплении наружных стен пенопластовыми блоками толщиной 40 мм, тепловые потери через стены уменьшаются практически в три раза. И мы получаем экономию тепловой энергии в 66,3Гкал или это 33т дров. Стоимость их составляет 4158000 рублей.

При сгорании такого количества дров в атмосферу выделилось бы 29 700 м3 углекислого газа.

Крыша, как и фундамент, определяет строения. Она защищает стены и фундамент от осадков, обеспечивает теплозащиту внутренних помещений. Конструкция крыши школы многослойная: стекловолокно, керамзит, бетонная стяжка и три слоя рубероида. Такое устройство крыши обеспечивает достаточно хорошую термоизоляцию. По данным, приведенным в справочной литературе, тепловые потери через такую крышу составляют не более 5 %. Реконструкция крыши даёт не значительную экономию энергоносителя.

Через входные двери теряется от 5 до 15% тепловой энергии. Входные двери школе двойные. На запасных выходах стоят одинарные двери (фото 1-3). Теплопотери через них максимальные.

Фото1.Запасный выход

Фото2. Запасный выход

Фото3. Запасный выход

Для уменьшения теплопотерь через двери запасных выходов необходима установка двойных дверей. Это снизит потери тепловой энергии примерно в два раза, т.е. на 22 Гкал.Такая энергия выделяется при сжигании 11т дров. При этом в атмосферу не поступит 9 900 м3 углекислого газа. Экономия составит 1386000 рублей. Очевидно, что данная экономия финансовых средств позволит на протяжении 3-4 лет окупить установку двойных дверей.

Фото 4. Батарея на лестничной клетке

Дополнительно теплопотери в школе можно снизить путём установки регулировочного крана на батарее, которая находится на лестничной клетке запасного выхода (фото 4). Это самое тёплое место в школе.

В спортивном зале, кабинете физике на батареях отопления установлены защитные экраны, которые также значительно снижают эффективность отопления.

Рис.5 Потери тепла при использовании экранов

Фото 5. Защитные экраны в спортзале

Выводы

1. В процессе выполнения работы были изучены особенности производства и потребления тепловой энергии в школе. Определены источники теплопотерь и произведены соответствующие количественные расчёты.

Суммарная экономия тепловой энергии при проведении намеченных мероприятий составит 163 Гкал или 36,6% от потреблённой тепловой энергии, что значительно позволит повысить класс энергоэффективности здания школы. В этом случае расход тепловой энергии составит 184,7 кВт*ч/м2. Данный результат всё равно остаётся очень низким.

Рис.6.Классы энергоэффективности

Увеличить энергоэффективность здания более существенно можно за счёт замены котлов в котельной на более эффективные (газогенераторные).

2. Для экономии топлива и снижения выбросов в атмосферу углекислого газа и других вредных примесей в школе необходимо:

- химическая промывка системы отопления;

- использование в качестве топлива дров с минимальным содержанием влаги;

- осуществление мероприятий по герметизации окон;

- утепление наружных стен пенопластом или гипсокартонном;

- установка двойных дверей на запасных выходах;

- установка газогенераторных котлов в котельной;

- замена существующих окон на стеклопакеты;

- замена заграждающих экранов в спортивном зале и кабинете физики.

3. Доказано, что проведение энергосберегающих мероприятия в школе, кроме прямой финансовой экономии ежегодно в сумме 13050000 рублей, приведет к значительному снижению выброса углекислого газа и других вредных веществ из школьной котельной в атмосферу, что будет способствовать улучшению ее экологического состояния.

4. Распространение информации о выполненных исследованиях по теплопотерям и поступлениям углекислого газа в атмосферу среди школьников и педагогического коллектива привлечет их внимание к современной глобальной проблеме энергосбережения. Тем самым будет внесена скромная лепта в глобальный процесс борьбы с «парниковым эффектом».

Литература

1. Белсельстрой. Рабочий проект средней школы на 162 учащихся в н.п. Алексиничи/ Витебск: институт «Витебсксельстройпроект», 1988.

2. Енохович А.С. Справочник по физике и технике: учебное пособие для учащихся / Москва: Просвещение, 1989. - 224с.

3. Кумачёв А.И. Глобальная экология и химия: научно-популярное издание/. Минск: Университетское, 1991. -184 с.

4. Ануфриев В.Н., Андреенко Н.А. Энергосбережение в зданиях./ Минск:Альтиора - живые краски, 2011, - 76 с.

Размещено на Allbest.ru