ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Вміст

Введення

З підвищенням вартості електроенергії все частіше і частіше доводиться замислюватися над економією фінансових заощаджень, що теж у свою чергу більшою мірою зачіпає учбові установи і різні підприємства, оскільки вартість за електроенергію значно більше, ніж вартість в квартирах або приватних будинках [1].

Енергозбереження – здійснення правових, технічних, наукових, виробничих і економічних заходів, орієнтованих на повноцінне і цілеспрямоване використання природних енергетичних ресурсів з впровадженням у всі сфери виробництва і господарювання людини енергозбережних технологій [2]. Технологіі енергозбереження використовуються з метою збереження природних ресурсів, що у свою чергу також заощаджує грошові кошти. При цьому основною метою в реалізації раціонального виробництва, є енергоефективність. Тому енергоефективність і енергозбереження формують відповідні тенденції в усіх областях виробництва, пов'язаного з технологіями, що використовують джерела енергії. Пристрій для економії електроенергії створюється з постійним впровадженням в його структуру інноваційних технологій, які стають усе більш досконалими, в принципових і технічних особливостях. Економія електроенергії це важливе завдання, якісна реалізація впливатиме на рівень організації в цілому [3].

1. Актуальність теми

Економія може бути в різному вигляді. Не включаючи світло взагалі можна досягти економії в 100%, але це можна назвати економією? Також можна зберегти електроенергію викрутивши 1/2 кількість лампочок, звичайно даний спосіб забезпечуватиме 50% економій щорік, але цей метод зберігає грошові кошти в збиток людей, що знаходяться в даному приміщенні. Тому електроенергію потрібно використовувати раціонально, не в збиток здоров'ю, а також не в збиток фінансам.

Існує безліч різних способів і методів в економії електроенергії. Найголовнішим і безперечнішим методом є включення світла в необхідне для цього час, і також відключення, коли він не потрібний. Звичайно, завдяки такому способу було заощаджено колосальну кількість грошових коштів і природних ресурсів, і найближчим часом людство не відмовиться від такого методу. Але не можна сказати, що він ефективний. Нас з самого дитинства привчали вимикати за собою світло: удома, в школі, в університеті, а також надалі на роботі. Але будуть такі випадки, коли світло горітиме без потреби. Тому необхідно придумати таке, що допоможе ефективно використовувати електроенергію враховуючи все те, що було перед цим сказано [1]!

2. Ключовими заходами оптимізації

Технологія енергозбереження, окрім впровадження відповідних систем, енергоресурсів, що значно скорочують вжиток, має на увазі вживання технологічного процесу, з використанням устаткування, що володіє більшою продуктивністю, в порівняння із застарілими аналогами. Одному з головних напрямів використання електрики, є освітлення приміщення. Наприклад, енергозбережні лампи, ККД якими не поступається попереднім аналогам, при економії електрики на 30 – 40 % [4]. Для найбільш ефективного енергоспоживання будуть розглянуті різні схеми і засоби по економії електроенергії на освітленні. Найефективніші схеми енергозбереження будуть запропоновані для впровадження в корпуси учбових закладів. Найбільш поширений спосіб економії електроенергії - оптимізація вжитку електроенергії на освітлення. Ключовими заходами оптимізації вжитку електроенергії на освітлення є:[5]

– максимальне використання денного світла (підвищення прозорості і збільшення площі вікон, додаткові вікна);

– підвищення здатності, що відображає (білі стіни і стеля);

– оптимальне розміщення світлових джерел (місцеве освітлення, направлене освітлення);

– використання освітлювальних приладів лише з потреби;

– підвищення світловидатності існуючих джерел (заміна люстр, плафонів, видалення грязі з плафонів, вживання ефективніших відбивачів);

– заміна ламп розжарювання на енергозбережних (люмінесцентні, компактні люмінесцентні, світлодіодні);

– вживання пристроїв управління освітленням (датчики руху і акустичні датчики, датчики освітленості, таймери, системи дистанційного керування);

– впровадження автоматизованої системи диспетчерського управління зовнішнім освітленням (АСДУ АЛЕ);

– установка інтелектуальних розподілених систем управління освітленням (що мінімізують витрати на електроенергію для даного об'єкту).

3. Ефективність і економічний розрахунок

При реалізації заходів енергозбереження і підвищення енергоефективності розрізняють:

– початкові інвестиції (або збільшення, приріст інвестицій із-за вибору ефективнішого устаткування). Наприклад, заміна вікон в існуючому будинку на пластикові склопакети - інвестиції в енергозбереження, а відмова від установки звичайних світильників на користь світлодіодних в будинку, що будується:

– збільшення інвестицій в енергозбереження (у долі перевищення вартості світлодіодних світильників над звичайними);

– одноразові витрати на проведення енергоаудиту (енергообстеження);

– одноразові витрати на придбання і монтаж приладів обліку і систем автоматичного контролю, видаленого зняття свідчень приладів обліку;

– поточні витрати на преміювання (заохочення) відповідальних за енергозбереження [3].

Як правило, ефекти від заходів енергозбереження розраховують:

– як вартість заощаджених енергоресурсів або доля вартості від споживаних енергоресурсів, в т.ч. на одиницю продукції;

– як кількість тонн умовного палива (т.у.т.) заощаджених енергоресурсів або доля від величини споживаних енергоресурсів в т.у.т.;

– в натуральному вираженні (кВт.ч., Гкал і так далі);

– як зниження долі енергоресурсів у ВВП у вартісному вираженні, або в натуральних одиницях (т.у.т., кВт.ч.) на 1 грн. ВВП

Системи енергозбереження повинні забезпечувати високий рівень ККД устройств, на всіх етапах використання джерел енергії. Завдяки данним заходам можна зекономити велику суму коштів, а також зробити великий внесок в ефективне використування природних ресурсів, що є найголовнішим завданням кожної людини.

4. Мета і завдання дослідження, плановані результати

Найголовнішим і необхіднішим заходом, є заміна ламп розжарювання на економічніші енергозбережні лампи. Звичайно, більшість ламп вже замінені, але також ще безліч ламп залишилася колишніми. В даний час також у продажу з'явилися і світлодіодні лампи, які допомагають економити ще більше засобів, ніж енергозбережні, але на жаль, вартість дуже велика, що надалі є перспективою майбутнього освітлення.

Наступним джерелом підвищення енергоефективності це впровадження різних датчиків освітлення і датчиків присутності. Найбільш ефективним енергозбережним пристроєм можна вважати інтелектуальні реле, завдяки яким можна здійснити заплановані заздалегідь дії, які виконуватимуться без участі людини досить тривалий час.

Тому заздалегідь був проведений розрахунок і винесений в таблицю 1 для візуального розгляду всіх запропонованих заходів. Початковим етапом був підрахунок всіх ламп кожної аудиторії 4 поверху 8 учбового корпусу. З подальшим розрахунком заміни всіх ламп розжарювання, що залишилися, на енергозбережні лампи потужністю 20Вт освітленістю = 100Вт лампі розжарювання, без яких або змін системи освітлення.

Також був проведений окремий попередній розрахунок енергоефективності коридорного освітлення з використанням інтелектуального реле Moeller. На підставі шестиденного в тиждень робочого графіка (з врахуванням заочної форми навчання) була підрахована тривалість годин роботи в рік всіх ламп. Наприклад, розраховуватимемо коридорне освітлення. Аналогічні розрахунки проводяться і для останніх аудиторій.

T=h*d*m=9*24*10=2160

де h – тривалість годинника лампи у день з 7.00 до 16.00 в коридорі ч. (для аудиторій h=3ч світло включене на першій і на останній парі); d – кількість днів в місяці роботи ламп, з врахуванням святкових днів; m – кількість місяців за рік роботи ламп.

За реальну споживану потужність було узято 50% від розрахункової потужності всіх включених ламп, оскільки не всі лампи в робочому стані і не всі лампи необхідні для часткового освітлення аудиторії.

Загальна сума потужностей ламп коридорного освітлення складає 1520 Вт. Враховуючи вищесказане, реальне освітлення складе 760 Вт. За наявними даними нескладно підрахувати витрати за електроенергію в рік всього учбового корпусу.

S=Q*T*I*?10?^(-3)=0,87*2160*760*?10?^(-3)=1428,19

де Q – вартість електроенергії за січень 2012г грн/кВт.ч; T – кількість годин роботи ламп в рік; I – сумарна потужність ламп, Вт.

Даний розрахунок зроблений по одному поверху, помноживши на вісім, отримаємо розрахунок по всьому корпусу.

Найголовнішим джерелом економії електроенергії як видно з таблиці 1 (виділено жовтим кольором) є коридор. Для удосконалення було упроваджено реле Moeller. По планах конструкції програми, дане реле повинне працювати в певні години. А саме з 7.05 до 8.15; 9.20 – 10.05; 11.10 – 11.55; 13.00 – 13.45; 14.50 – 15.25. У той час коли, світло в коридорі буде вимкнено, для невеликого освітлення працюватиме декілька ламп рухи, що включаються по датчику.

Виробимо новий розрахунок, вже з врахуванням встановленого реле.

S=Q*L*I*?10?^(-3)=0,87*960*760*?10?^(-3)=634,75

У даному випадки ми отримуємо дуже хорошу економію за електроенергію. У рік за електроенергію заощаджується з одного поверху 793,44грн. Зі всього корпусу ми отримуємо економію за електроенергію у розмірі 6347,52грн.

Таблиця 1. Попередні розрахунки економічного ефекту 4 поверхи 8 учбового корпусу.

Предварительные расчеты экономического эффекта 4этажа 8 учебного корпуса.

5. Плановані розробки

Освітлення коридорних ділянок і сходових холів за участю реле Moeller і тижневого таймера.

За допомогою “EASY” нам необхідно розділити освітлення на три секції і включати освітлення сходової ділянки, і дві секції коридорної ділянки. На підставі даного реле буде розроблений добово–тижневий таймер з функцією реле напруги.

Добово-тижневий таймер з функцією контролю мережевої напруги, є мікропроцесорним електронним пристроєм, що поєднує в собі функції реле напруги і фото–реле, реле реального часу.

Призначений для:

– включення /вимкнення навантаження, згідно встановлених користувачем часів включення/вимкнення;

– вимкнення побутового і промислового 1–фазного навантаження 220 В/50 Гц при недопустимих коливаннях напруги в мережі з подальшим автоматичним включенням після відновлення параметрів мережі;

– включення /вимкнення навантаження згідно, встановлених користувачем рівням освітленості [6].

Головною особливістю даної програми, є включення і вимкнення освітлення автоматично без участі людини, а також можливістю ручного управління світлом у будь-який час доби. Для цього був передбачений ключ S1 – здійснюючий вибір режиму. При ручному режимі немає обмеження часу (напр., святкові дні, пожежа). При автоматичному режимі освітлення передбачений тижневий таймер коридорної ділянки. Секція 3 сходових ділянки спрацьовує через датчик освітлення, який підключений до нашого реле і спрацьовує в темний час, починаючи з 7.00 до 20.00 оскільки до закриття університету сходові проходи повинні освітлювати повністю по закінченню роботи в 19.30 звучить сирена, що сигналізує повному вимкненню освітлення [7].

6. Налаштування і підключення устаткування

Підключення

1. Вхідні сигнали:

I1 – Перемикач S1 (Автоматика Вкл/викл)

I2 – вимикач S2 (секція H1)

I3 – вимикач S3 (секція H2)

I4 – вимикач S4 (секція H3)

I5 – вимикач S5 (секція H1-Н2-Н3)

В1 – аналоговий вхід виміру сили світла

2. Вихідні сигнали:

Q1 – освітлення Н1 (Секція 1)

Q2 – освітлення Н2 (Секція 2)

Q3 – освітлення Н3 (Секція 3)

Q4 – сирена E1

3. Параметри:

Т1 – час імпульсу сигналу сирени

1 час освітлення секції 1+2

2 час освітлення секції 3

3 час включення сирени E1

Рисунок 1. Фрагмент программы (аналоговый вход измерения силы света).

Малюнок 1. Фрагмент програми (аналоговий вхід виміру сили світла)

Рисунок 2. Схема подключения запрограммированного реле Moeller.

Малюнок 2. Схема підключення запрограмованого реле Moeller

Виводи

По попередніх розрахунках, даний спосіб дозволить заощадити дуже багато грошей, адже кількість спожитої електроенергії в рік зменшиться на 44%. Рівень освітленості учбового корпусу здійснюється машиною, а це у свою чергу як ми всі вже давно знаємо, що краще ніж людина, може виконати лише заздалегідь запрограмована машина. Впровадження даного джерела економії електроенергії вимагає певну суму грошей, але за попередніми підрахунками було розраховано, що дане устаткування окупить себе через 2,5–3 місяці [7].

Єдиним недоліком існуючого пристрою – це маленькі струми навантажень. Даний недолік можна компенсувати завдяки проміжним реле. Вартість таких пристроїв не велика, а струми навантажень можуть досягати колосальних розмірів. Завдяки цьому застосування реле Moeller не має кордонів.

Список джерел

  1. Вишневский Д.Т. Энергосбережение учебных корпусов с помощью интеллектуальных реле Moeller. Всеукраинская научно - техническая конференция студентов: Электротехника, электроника и микропроцессорная техника. — Донецьк, ДонНТУ — 2012.
  2. Сайт посвящен новым, интересным, экономным технологиям энергосбережения. — Режим доступу: ymniydom.at.ua.
  3. Материал из Википедии — свободная энциклопедия. — Режим доступу: ru.wikipedia.org
  4. Энергосбережение и энергоэффективность: экономия электроэнергии. — Режим доступу: techno-solar.com.ua
  5. Основные направления и способы энергосбережения. — Режим доступу: fodinoks.com
  6. Специализированный магазин электрооборудования и светотехники. — Режим доступу: masterelektro.lg.ua
  7. Вишневский Д.Т. Коридорное освещение с использованием реле времени. ХII международную научно-техническую конференцию Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых — Донецьк, ДонНТУ — 2012.