Разработка эффективной системы энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии туристической базы пансионата "Колос"

Разработка эффективной системы энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии туристической базы пансионата "Колос"

Введение

Во все времена для обеспечения своей жизнедеятельности, удовлетворения различных потребностей человек создавал, совершенствовал и развивал различные виды производства. Изобретение топливных двигателей, а затем и электрических машин, явилось в свое время значительным событием в развитии энергетики. Оно определило и современное состояние электроэнергетики, в основе которой лежат тепловые электростанции, работающие на различном ископаемом топливе.

Но в последнее время, когда казалось, что перспективы традиционной энергетики на ископаемом топливе достаточно устойчивы, в нарастающем темпе стали проявляться ее негативные стороны - загрязнение окружающей среды в сочетании с быстрым уменьшением легкодоступных запасов угля, нефти, газа. Так, по данным ЮНЕСКО /16/, при сохранении существующих тенденций потребления мировых запасов ископаемого топлива хватит на 40 - 100 лет.

Естественно, что человечество попыталось среагировать на появляющиеся проблемы и было выдвинуто ряд решений по их преодолению. В частности, были найдены возможности использования термоядерных реакций, которые могут обеспечить человечество энергией на многие тысячелетия. Однако, экологические проблемы при этом не снимаются, а наоборот, еще более обостряются из-за необходимости хранения радиоактивных отходов и возможности аварий атомных электростанций. Таким образом, можно полагать, что освоение атомной энергии не устраняет проблем энергообеспечения.

В настоящее время во многих странах Мира (в том числе развитых и обладающих атомной энергией) все большее внимание уделяется возобновляемым источникам энергии (ВИЭ), при этом исследуются возможности использования энергии Солнца, ветра, рек, приливов биотоплива и др. ВИЭ находятся в природе в естественном состоянии, поэтому не создают экологических проблем, и в силу своей возобновляемости являются неисчерпаемыми. Однако, применение ВИЭ для энергоснабжения различных объектов в настоящее время тоже в некоторой степени является проблематичным.

Так, для некоторых ВИЭ характерно непостоянство мощности во времени. Причем график изменения мощности ВИЭ может не совпадать с графиком потребности в энергии (проблема несовпадения).

Кроме того, в настоящее время капитальные затраты на сооружение энергоустановок на основе ВИЭ превышают капитальные затраты на энергоустановки на ископаемом топливе (проблема стоимости). Существуют и еще менее значительные проблемы, связанные в основном с конструкцией энергоустановок на ВИЭ.

Однако, все эти проблемы не являются принципиально неустранимыми, а порождены, на наш взгляд, недостаточной разработкой вопросов использования ВИЭ. Разнообразие ВИЭ, современные достижения науки и техники в области электротехники (включая аккумулирование и повышение к.п.д. электроприемников), а также непрерывный рост стоимости традиционной энергии на фоне снижения стоимости энергоустановок на ВИЭ дают основания надеяться на успешное преодоление основных проблем их использования.

Наиболее крупным потребителем горячей воды является животноводство, которое занимает ведущее место в АПК России по потреблению энергетических ресурсов (18-22 % топлива и электрической энергии от всех энергоресурсов, используемых на производственные цели в сельском хозяйстве).

Системы гелионагрева широко используют для горячего водоснабжения и обогрева на фермах, теплицах, теплоснабжения низкотемпературных производственных и бытовых процессов, сушки сельскохозяйственной продукции, опреснения воды. Это обусловлено тем, что/9/:

- потребность в низкопотенциальной тепловой энергии составляет 30-45% от общего энергопотребления в сельском хозяйстве;

- для выполнения многих производственных и бытовых операций и процессов на объектах животноводства, как правило, необходимы низкотемпературные (до плюс 65 °С) теплоносители в виде жидкости (обычно воды) или воздуха;

- низкотемпературные гелионагреватели имеют достаточно высокий коэффициент преобразования энергии (0,3-0,75), просты по конструкции, могут функционировать без концентраторов и систем непрерывной ориентации и оказывает минимальное воздействие на окружающую среду.

Использование солнечной энергии для теплоснабжения позволит/9/:

-замещать от 20 до 60% тепловой нагрузки объектов сельского хозяйства в зависимости от климатического расположения;

-исключить затраты на доставку органического топлива (что важно для удаленных потребителей);

-предотвратить загрязнение окружающей среды и сельскохозяйственной продукции.

Исходя из изложенного, целью настоящей работы является разработка эффективной системы энергоснабжения на основе ВИЭ туристической базы пансионата «Колос».

1. Производственно-хозяйственная характеристика объекта проектирования «Гостевой Дом» пансионат «Колос»

1.1 Общая характеристика объекта проектирования

Проектом предусматривается строительство 2-х этажного деревянного гостевого дома для отдыха. Помещения гостевого дома состоят: из спальных номеров на 11 посетителей; комнаты кастелянши; общей комнаты отдыха; бильярдной; сауны и бассейна.

Функции помещении гостевого дома — оздоровительные: отдых, психологическая разгрузка, восстановление сил. Помещения оснащены специальным оборудованием - как санитарным так и технологическим.

Площадь первого этажа 137,21м2.

Площадь второго этажа 143,32м2.

Общая площадь помещения дома 280,53м2.

Из них площадь спальных

номеров 101,4Зм2 .

Площадь помещения общего

пользования 179,10м2

Помещение имеет два главных входа они же являются и аварийными выходами, дополнительный аварийный выход предусмотрен из помещении сауны и бассейна.

Освещение - электрическое централизованное.

Окна – стеклопакеты по Гост 16289-86.

Двери (наружные) - двери главного входа из металлопластика.

Гост 26689-81.

Двери(внутренние) -- по Гост-26689-81;

Балконные двери - по Гост- 16289-86.

Водопровод - питание от скважины.(в подвале.)

Канализация - самотечная , в выгреб.

Горячая вода - водонагреватели.

Отопление - автономное от котельной.

Режим роботы - круглосуточно.

Состав персонала – 1 человек.

Сан. день - последний день недели.

Исходные данные для проектирования:

Расчетная температура воздуха -370С;

Скоростной напор ветра 38 кгс/м2;

Вес снегового покрова 50 кгс/м2;

Расчетная сейсмичность 8 баллов.

1.2 Потребляемая мощность электроэнергии

Энергия, потребляемая пансионатом «Колос», расходуется на обогрев, освещение и приведение в действие различных электроприемников. Для обогрева традиционно используется ископаемое твердое или газообразное топливо, реже жидкое топливо. Применение для этих целей электроэнергии скорее является анахронизмом, нежели перспективным направлением.

Если исключить из рассмотрения обогрев, то остальные потребители являются электрическими и требуют электроэнергии. В этой связи, для проектирования электроснабжения необходимо иметь информацию о графиках электропотребления или изменении потребляемой мощности. В таблице 1.1. приведены нагрузки по объектам пансионата «Колос».

Таблица 1.1. Перечень имеющейся установленной мощности по объектам пансионата «Колос»

В руководящих указаниях по проектированию электроснабжения /28/ приведены данные о максимальной нагрузке на вводе в сельский жилой дом, которая составляет 1,5...7,5 кВт в зависимости от наличия газификации местности и уклада жизни. Однако, данных об изменении нагрузки в течение суток не приводится. В то же время, из-за того, что графики поступления энергии от ВИЭ неуправляемы человеком, для выбора варианта электроснабжения необходимо знать графики потребления электроэнергии.

Но так как рассчитываемый «Гостевой дом», является частью базы туристического отдыха, его основные нагрузки приходятся на летне-осенний период, а мощность ТП расходуется в основном на освещение. В таблице 1.2. приведен перечень осветительного и силового оборудования используемого в доме.

Таблица 1.2. Перечень силового и осветительного оборудования

Щиток ШР1 запитывается от существующего ВРУ. Учет выполняется электронным счетчиком 'Меркурии 230'

Установленная мощность 22,8 кВт, расчетная мощность 18,53 кВт, напряжение сети 380/220 В.

Силовыми токоприемниками является сауна проводка осуществляется кабелем ВВГнг – LS проложенным в стене.

Электроосвещение выполнено люминесцентными лампами и лампами накаливания.

В проекте дома предусматривается устройство наружного контура заземления. Заземляющий контур состоит из двух вертикальных электродов, длиной по 3 м каждый, соединенных (сваркой) между собой круглой сталью. К третьей нулевой жиле кабеля подключены наружный контур заземления , металлические корпуса светильников , щитков, третьи защитные контакты штепсельных розеток.

1.3 Обоснование проекта

Организованный туризм имеет большое значение для развития Байкальского региона, особенно в силу объявления его особой рекреационной зоной. Перед республикой стоит задача создать комфортные условия для отдыхающих, а именно обеспечить устойчивое энергоснабжение. Но осуществлять это надо с учетом того, что оз. Байкал относится к участку мирового наследия, по этому использование для энергоснабжения традиционных источников энергии, несущих негативное воздействие на экологическую обстановку в регионе просто недопустимо. Единственным рациональным выходом из данной ситуации служит использование экологически чистых возобновляемых источников энергии – солнца и ветра. К тому же Байкальский регион является перспективным для использования установок на основе ВИЭ.

В дипломном проекте предложено внедрить в пансионате «Колос» фото-ветро установку, пассивную солнечную систему и гелиосистему, для автономного энергоснабжение гостевого дома.

Ни для кого не секрет, что цены на тепловую и электрическую энергию с каждым годом будут только повышаться, а ресурсов становиться все меньше, поэтому направление данной дипломной работы является перспективным и актуальным в сложившейся ситуации, а внедрение экологически чистых, энергоэффективных установок на основе ВИЭ позволит не только значительно снизить затраты на традиционное топливо и электроэнергию, но и получать экологически чистую энергию, сохраняя природу Байкальского региона.

2. Обзор экологически чистых энергопассивных домов

Солнечное теплоснабжение в жилищно-коммунальной и производственной сферах получило в мировой практике наибольшее распространение по сравнению с другими направлениями этого источника, является наиболее приемлемым по экономической эффективности и способно снизить энергопотребление в доме до 60% . В свое время в бывшем СССР было построено несколько десятков опытных индивидуальных жилых домов с различными системами солнечного теплоснабжения. Один из них был построен вблизи г. Ереван в 1981 г. / 18 /: с площадью застройки 89,4 м2, годовой потребностью 112 ГДж тепла, солнечной двухконтурной системой с углом наклона коллекторов 60°. Опытная эксплуатация дома в течение 5 лет показала, что доля покрытий годовых потребностей дома за счет солнечной энергии составила 50-60 %, или 2,8 т у.т. экономии тепла.

Представляет большой интерес опыт скандинавских стран в разработке "солнечных домов", а также стран северных широт от 50° до 60е с.ш. — Великобритании, Дании, Швеции, Германии, Канады.

Так, в Великобритании первый дом с использованием солнечной энергии и теплового насоса для отопления помещения был построен в 1956 г. Кэртисом . Затем было построено здание, получившее наиболее широкую известность в Европе — приставка к школе Св. Георгия в г. Валласей ,

На этом примере доказали, что пассивный сбор солнечной энергии на имеющей двойное остекление, ориентированной на юг, стене большой площади может обеспечить по меньшей мере 30% общей потребности в отоплении.

Из устройств с пассивным сбором солнечной энергии широко известна стена Тромба-Мишеля. Первый "солнечный" дом по проекту Ж. Мишеля и Ф. Тромба был построен в Шовенси-ле-Шанто в 1972 г. (49° 10' с.ш.), а с 1973 г. на Парижской ярмарке представлялись уже различные типы домов с солнечным отоплением.

В бывшей ФРГ первый солнечный дом был построен научно-исследовательской лабораторией Филиппе в 1975 г. в Аахене (50°30' с.ш.) и в этом же году был построен дом, обеспечиваемый солнечной энергией в Копенгагене, Дания (55°43' с.ш.) .

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6