X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Цех по производству электротехнических изделий находится на территории предприятия ООО «Номинал», расположенного в г.Санкт-Петербурге, пос. Белоостров.

На данный момент вопрос реконструкции систем отопления сборочно-сварочного цеха очень актуален, так как цех достаточно продолжительное время эксплуатировался, в результате чего система отопления нуждается в реконструкции. Связано это с тем, что со времени монтажа и начала эксплуатации систем отопления и вентиляции произошли перестановки или смена оборудования, а также выход из строя некоторых станков и установок. В результате нарушения работы систем изменились параметры параметры внутреннего микроклимата цеха. Это привело к снижению рабочей активности сотрудников, а также оказало негативное влияние на процесс производства продукции, т.е. на конечный результат работы цеха.

Реконструкция подразумевает собой расчет уже существующих систем с последующей заменой отопительного оборудования и при необходимости проектирование новых систем с учетом всех требований.

Конечной целью реконструкции систем отопления является восстановление допустимых параметров микроклимата в цехе, что способствует более продуктивной и комфортной работе, а также повышению качества выпускаемой продукции.

В местах, где нет централизованных систем подачи газа, огромной популярностью пользуются твердотопливные отопительные котлы. Среди твердотопливных котлов в рейтинге выбора пользователей лидируют пеллетные котлы с автоматической подачей. Они выигрывают сравнение по целому набору оценочных критериев. Особенно, если создать систему, не требующую вмешательства в свою работу весь отопительный сезон.

Ключевые особенности котлов на пеллетах:автоматическая подача топлива, высокий КПД (до 93%), низкая стоимость отопленияирасход топлива,высокая степень автоматизации, не требуются согласования и разрешения в различных инстанциях.

Благодаря тому, что топливо подается автоматически, пеллетные котлы отопления могут работать в автономном режиме на одной заправке от 7 до 30 дней (в зависимости от объема топливного бункера). Таким образом, пеллетное отопление является наилучшей альтернативой газовому, дизельному или электрическому отоплению.

Расчет системы отопления.

Исходные данные: Одноэтажный цех площадью 500 м²,

Габариты здания: высота потолков 3,5 м; высота здания в коньке - 5 м, длина 25 м, ширина 20 м.

Объем здания с учетом высоты в коньке составляет: 2125 м³

Система отопления - закрытая.

Степень утепленности - слабая:

материал стен - бетон на каменном щебне, толщина слоя: 0,4 м;

материал кровли - древесина - доски, толщина слоя: 0,03 м;

покрытие кровли - профлист, толщина: 0,002 м;

пол не утеплен;

остекление - двойное остекление в раздельной перегородке, площадь: 40м²;

входные проемы - металлические утепленные наружные двери (две двери), площадь: 10м²

Вентиляция помещения средняя - 50 %

Желаемая комфортная температура в цехе: 18 °С.

Горячее водоснабжение не требуется.

Расчет мощности системы отопления производится по количеству тепла, необходимого для компенсации тепловых потерь помещения в холодный период года.

Мощность отопления определяется по формуле:

(1)

где ΣQ_пот – суммарные потери тепла помещения, кВт;

ΣQ_выд – суммарные выделения тепла в помещения, кВт.

Формула (1.1) носит название уравнения теплового баланса.

Суммарные теплопотери и суммарные выделения тепла в помещении определяются по следующим формулам:

(2)

(3)

где Q_огр – потери тепла через ограждения помещения, кВт;

Q_вент – теплопотери при вентиляции воздуха, кВт;

Q_исп – потери тепла на испарение влаги в помещении, кВт;

Q_инф – теплопотери за счет инфильтрации через щели, кВт;

Q_пт – тепло выделяемое человеком, кВт;

Q_рад – тепло поступающее в помещение от солнечной радиации, кВт;

Q_эл – тепло выделяемое электроприборами, находящимися в помещении, кВт.

Для строения такой площади степени утепленности потери тепла будут составлять:

Потери тепла через стены: 53,2 кВт;

Потери тепла через кровлю: 47,79 кВт;

Потери тепла через входные проемы: 0,27 кВт;

Потери тепла через пол: 9,33 кВт;

Потери тепла через окна: 6,64 кВт.

Суммарные потери тепла на отопление: 103,23 кВт.

Санитарные нормы дают такие значения - в спокойном состоянии полные тепловыделения человека в спокойном состоянии составят 151 Вт, при физической нагрузке 259 Вт. Из этого следует, что при количестве рабочих 20 человек общая теплопотеря будет составлять 5.18 кВт.

Расчет вентиляции.

Воздухообмен на 1 квадратный метр: 0,3 м3/ч;

Общий объем воздуха на вентиляцию: 1062,5 м3/ч;

Суммарные потери тепла вентиляцией: 34,6 кВт.

Суммарные потери тепла объектом: 186,82 кВт.

Определение мощности системы отопления

Для окончательного определения мощности отопительной системы с использованием уравнения теплового баланса (1), необходимо учесть тепло, выделяемое электрооборудованием, в нашем случае электродвигателями и осветительными установками. Это тепло определяется по формуле:

(4)

где φ – средний коэффициент преобразования электроэнергии в теплоту;

Р_уст – суммарная установленная мощность электрооборудования, находящегося в цехе.

Для осветительных приборов φ = 0,95, для электродвигателей – 0,4. Суммарная мощность системы освещения равна 1,7 кВт, электродвигателей – 177,3 кВт.

Суммарное тепло, выделяемое электрооборудованием, составит:

кВт.

Суммарные тепловые потери и суммарные тепловыделения в помещении в соответствии с формулами (2) и (3) будут равны:

кВт;

кВт.

Воспользовавшись уравнением теплового баланса (1) определим расчетную мощность системы отопления:

кВт.

Требуемая мощность котла.

Мощность котла вычисляют по формуле:

Wкот. = (SхWуд.):10, (5)

где S - площадь отапливаемого помещения,

Wуд. - удельная мощность на 10 м² отапливаемой площади.

Эта величина определяется с корректировкой на климатические условия отдельного региона (при проектировании зданий и сооружений в Санкт-Петербурге и Ленинградской области принимается из расчета 1,5 кВт).

Wкот.=(500х1,5):10=75 кВт

Рекомендуемая мощность котла: 75 кВт.

Рекомендуемые модели котлов: Автоматические котлы FACI 15 - 78

Технические характеристики Автоматического котла FACI 15 - 78:

- Топливо: пеллеты, уголь (опционально), дрова (под присмотром оператора).

- Номинальная теплопроизводительность: от 15 кВт до 78 кВт

- Температура уходящих газов при номинальной и минимальной

теплопроизводительности: 300⁰С - 100 ⁰С

- Требуемое разрежение за котлом: 20 Па

- КПД: 75%

- Максимальное рабочее давление воды 2.5 Атм.

- Максимальная температура воды: 85⁰С

- Минимальная температура воды на входе в котел: 55⁰С

- Объем воды: на шильде котла.

- Род и напряжение эл.питания:  220В

- Установленная мощность токоприемников в пределах котла:1кВт.

- Срок службы: до 20 лет.

Оценка эффективности замены электрокотла на пеллетный котел FACI 15 - 78

Исходные данные:

Производственный цех 500 м², высота потолка 3,5 м.

Отопление - электрокотел 72кВт. Потребление электроэнергии электрокотлом мощностью 72 кВт:

Потребление электроэнергии в сутки: 72*24=1 728 (кВт ×ч);

В месяц отопление будет расходовать: 1728*30=51 840 (кВт ×ч);

Расход электроэнергии при продолжительности отопительного сезона 242 суток составит 242*1 728= 418 176 (кВт ×ч).

Стоимость на отопления за год при тарифе 5,0 руб./кВт×чсоставит:

5_*418 176=2 090 880 руб.

Предложена замена электрокотла на автоматический пеллетный котел 78 кВт. Стоимость котельной - 310 000 руб.

Стоимость монтажа и наладки - 20 000 руб. Всего 310 000 +20 000 =330 000 руб. Для обеспечения 78 кВт мощности потребуется 12,5 тонн пеллет в месяц. Что в денежном выражении: 5 000 руб./т х 12,5 = 62 400 руб. Стоимость потребления электроэнергии пеллетным котлом (в месяц): 0,52 кВт х5х 24 часа х 30 дней = 1900 руб. Итого затраты на пеллетный котел в месяц составят: 62 400+1900=64 300 руб. в месяц, за сезон (8 месяцев) – 514 400 руб.

Таким образом в денежном выражении экономия затрат на отопления при замене электрокотла на пеллетный составит: 2 090 880-514 400 = 1 576 480 руб.

Срок окупаемости замены электрического отопления на пеллетное:

330 000 : 1 576 480=0,2, т.е. 2 месяца.

Таким образом, мероприятия по замене существующей системы отопления на пеллетный котел являются эгнергоэффективными, срок окупаемости данных мероприятий составит два месяца.

Список литературы

Беззубцева М.М., Гулин С.В., Пиркин А.Г. Менеджмент и инжиниринг в энергетической сфере агропромышленного комплекса. Учебное пособие. СПб.: СПбГАУ, 2016. – 152с.

Беззубцева М.М., Гулин С.В., Пиркин А.Г. Энергетический менеджмент и энергосервис в аграрном секторе экономики. Учебное пособие. СПб.: СПбГАУ, 2014. – 186 с.

Карпов В.Н. Энергосбережение в потребительских энергетических системах АПК: монография / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, П.С. Панкратов – СПб.: СПбГАУ, 2012 – 125с.

Исаенко Д.А., Пиркин А.Г. Вероятностный подход к оценке эффективности функционирования поточных линий на предприятиях АПК // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. – 2011. - №23. – С.434-441.

Исаенко Д.А., Пиркин А.Г. Методика формирования рациональной поставки сырья для энерготехнологических поточных линий на перерабатывающих предприятиях АПК // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. – 2013. – №33. – С.238-243.

Косоруков О.А., Мищенко А.В. Исследование операций: учебник для вузов. – М.: Экзамен, 2003. – 448с.

Код для цитирования: Скопировать