Geum.ru

Курс лекций по дисциплине: «Охрана окружающей среды и энергосбережение» Городок 2011

Вид материалаКурс лекций
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9
3. Пути экономии электроэнергии при эксплуатации оборудования подсобных предприятий

В отдельных хозяйствах существуют собственные предприятия по хранению и переработке овощей, плодов и ягод. В них ведут консервирование плодов и овощей, маринование, квашение и соление капусты, огурцов, производство плодово-ягодных и овощных соков, сушку и замораживание овощей и плодов, изготовление крахмала из отходов картофеля и чипсов. Хозяйства, не имеющие собственной производственной базы, располагают стационарными овоще-картофеле- и фруктохранилищами

На большинстве птицефабрик созданы перерабатывающие подразделения, цеха переработки технических отходов, обработки пера, производства жидких и сухих яйцепродуктов.

При молочных комплексах и крупных фермах организуют предприятия по первичной переработке молока: сепараторные, пастеризационные, охладительные отделения, первичные молочные заводы. В некоторых хозяйствах производят полную обработку молока, включая нормализацию и расфасовку в мелкую тару.

Переработка овощей, плодов, ягод. Процессы переработки начинают с транспортировки сырья. Для вертикального и горизонтального перемещения и штабелирования грузов применяют авто- и электропогрузчики, которые питаются от аккумуляторов. Аккумуляторы заряжают на специальной зарядной станции с выпрямителями тока. Для перемещения сырья используют элект­рифицированные ящикоопрокидыватели и полочные элеваторы, подъемники-опрокидыватели, машины для выгрузки сырья.

Поступающее на переработку сырье сначала сортируют, по размеру, форме, цвету, сорту, степени зрелости. Такая сортировка позволяет установить оптимальные режимы обработки при наиболее рациональном использовании электрической и тепловой энергии. В зависимости от вида перерабатываемого сырья применяют разные типы калибровочных и сортировочных машин. Для разделения по размерам картофеля, корнеплодов, яблок применяют барабанную калибровочную машин.

Все растительное сырье моют для удаления с его поверхности остатков почвы, ядохимикатов, посторонних примесей, микроорганизмов. Применяют для этого лопастные, элеваторные и вентиляторные моечные.

Для очистки растительного сырья от наружного покрова (кожура) применяют картофелечистки, аппараты для паровой очистки овощей, пароводотермические агрегаты, пневмолукоочистительные установки и т. п.

Во фрукто- и овощесушильных цехах промытое сырье измельчают на специальных резальных машинах с электроприводом.

На практике наиболее часто применяют сушку горячим воздухом. Чем выше температура воздуха, подводимого к поверхности высушиваемого материала, тем большее количество тепловой энергии он несет с собой и тем быстрее и больше он может испарить влаги из продукта. При атмосферной воздушной сушке воздух нагревают калориферами. Перемещение и отвод насыщенного парами и охлажденного воздуха производят вентиляторами.

На овощесушильных предприятиях широко используют конвейерные, шахтные, туннельные, барабанные и другие сушильные аппараты. Сушат продукты подогретым воздухом. Большую часть охлажденного воздуха удаляют из сушилки, а часть - рециркулируют, смешивая со свежим воздухом и направляя в калорифер. Заданный тепловой режим поддерживают автоматы.

В цехах по квашению и солению овощей используют многие электрифицированные механизмы: сверлилки для кочерыг капусты, шинковальные машины, транспортеры.

Во многих случаях консервирование связано с переводом сырья в пюреобразное состояние. Для этого применяют специальные протирочные машины, состоящие из горизонтального вала с бичами и сита, окружающего вал.

При приготовлении почти всех видов консервов применяют бланширование - кратковременную обработку сырья кипящей водой или паром. На мелких предприятиях, где отсутствует поточное производство, сырье бланшируют в котлах, обогреваемых горячей водой.

Любое консервное производство располагает автоклавами, в которых выполняют тепловую стерилизацию. Закупоренные банки с консервируемыми продуктами загружают в вертикальный автоклав в перфорированных металлических корзинах. В автоклав подают пар и после того, как установится необходимая температура, выдерживают в течение 15...20 мин. Для регулирования давления и температуры в автоклаве применяют специальные автоматы.

На предприятиях по консервированию и сушке овощей, плодов и фруктов важно строго соблюдать нормы расхода энергии, следить за полной загрузкой оборудования, не допускать холостой работы машины.

Переработка птицы, пера, яиц. Как правило, такую переработку выполняют непосредственно на птицефабриках. Процесс первичной переработки птицы включает убой, обес­кровливание, тепловую обработку, снятие оперения. Все эти операции выполняют в строгой технологической последовательности.

Для обработки пера организуют самостоятельны участки, оборудованные сепаратором, транспортерами, насосом, центрифугами, вентиляторами и сушками

Первичная обработка молока. По существующему порядку в хозяйствах молоко проходит первичную обработку: фильтрование, охлаждение и в случае необходимости пастеризацию

При производстве цельного молока наилучших результатов достигают при наличии в коровниках единой поточной линии. По наиболее простой схеме молоко из молокопровода последовательно перекачивают насосом в молокоочиститель, охладитель и молочный танк. В схему охлаждения включены насосы для подачи молока и охлаждающей жидкости. Из охладителя молоко поступает на хранение в танки с надежной теплоизоляционной оболочкой. Чтобы во время хранения молока в танках не происходил отстой сливок, применяют вращающиеся мешалки. В последние годы танки-охладители молока агрегатируют с компрессорными холодильными установками. В сельском хозяйстве наиболее распространены фреоновые холодильные установки.

Длительную пастеризацию молока производят в специальных ваннах типа ВДП вместимостью 300, 600 и 1000 л, оборудованных насосами горячей воды и мешалками с индивидуальным.

Получение сливок, очистку молока от посторонних механических примесей и нормализацию по жирности производят на сепараторах.

Многие хозяйства располагают собственными подсобными предприятиями и ремонтными мастерскими. Назначение подсобных предприятий — изготовление товарной продукции на продажу. Ремонтные мастерские предназначены преимущественно для удовлетворения собственных нужд хозяйств по ремонту сельскохозяйственной техники.

Деревообрабатывающие цеха и мастерские оборудованы пилорамами с электроприводом. Как правило, цеха оборудованы универсальными и специальными деревообрабатывающими станками (токарные, строгальные, фуговальные, сверлильные) и электроинструментом (электропилы, электрорубанки, электродолбежники, электросверлилки). Электрорубанки и электродолбежники выпускают как трехфазными, так и однофазными на нормальную и повышенную частоту, на напряжение 220 В.

В ремонтно-механических мастерских применяют станки общего и специального назначения, электросварочное и электропечное оборудование, электроинструмент. В ремонтных мастерских, на пунктах технического обслуживания сельскохозяйственной техники и в автогаражах устанавливают электрозарядные выпрямительные устройства.

Ремонтно-механические мастерские располагают различными по назначению и мощности токарными, фрезерными, строгальными, сверлильными, шлифовальными и другими металлообрабатывающими станками. Все они имеют индивидуальный одиночный или многодвигательный привод мощностью от 0,5 до 25 кВт

В ремонтных мастерских устанавливают много специального оборудования с электроприводом: станки для шлифовки и притирки клапанов, зигмашины для изготовления воздуховодов, трубогибочные станки, испытательные стенды и др.

В целях экономии энергии на предприятиях агропромышленного комплекса можно рекомендовать проведение следующих мероприятий:
  1. Строго соблюдать технологические режимы и нормы расхода электроэнергии, пара, воздуха, воды на выполнение технологических операций.
  2. Следить за полной загрузкой машин, механизмов, станков.
  3. Полностью исключить работу машин на холостом ходу.
  4. Сократить продолжительность на станочном оборудовании межоперационных периодов.
  5. Обеспечить использование отбросного тепла теплотехнического оборудования.
  6. Сократить потери в паропроводах и клапанах. Следить за их исправным состоянием, не допускать утечек пара.
  7. Улучшать теплоизоляцию трубопроводов с учетом замены теплоизоляционных материалов, потерявших свои свойства в результате старения.
  8. Предотвращать потери от плохой работы конденсатоотводчиков. Следить за правильным регулированием и контролем возврата конденсата.
  9. Производить с учетом экономических показателей замену обычного теплотехнического оборудования на более совершенное.
  1. Внедрять методы и средства высокочастотной, инфракрасной и ультразвуковой сушки сельскохозяйственных продуктов.

В ремонтно-механических мастерских электроэнергию можно экономить за счет рациональных припусков и приближения формы заготовки к форме готового изделия. Замена токарной обработки высадкой (например, при изготовлении болтов, гаек, шпилек и т. п.) дает снижение расхода электроэнергии в 5... 10 раз.


Вопросы для самоконтроля.
  1. Назовите основные направления экономии электроэнергии на зерноочистительных и зерноочистительно-сушильных пунктах.
  2. Назовите основные способы электрообогрева защищенного грунта.
  3. Назовите основные машины и оборудование в животноводстве на которых установлен электропривод.
  4. Опишите функциональное назначение электроустановок на молочных фермах.
  5. Назовите основное направление использования электроэнергии в птицеводстве.
  6. Назовите основные мероприятия по экономии электроэнергии при эксплуатации электрооборудования в животноводстве.
  7. Назовите основные подразделения по переработке и хранению сельскохозяйственной продукции на животноводческих фермах, птицефабриках и в плодоовощеводстве.
  8. Назовите основные мероприятия экономии энергии на предприятиях АПК по переработке и хранении продукции.



Тема 7. Энергосбережение в зданиях и сооружениях

  1. Бытовое энергосбережение.
  2. Структура расхода тепловой и электрической энергии зданиями.
  3. Тепловая изоляция зданий и сооружений.
  4. Совершенствование теплоснабжения. Тепловая изоляция трубопроводов.
  5. Изоляционные характеристики остекления и стеклопакеты.


1 Бытовое энергосбережение


В жилищном хозяйстве потребляется около 30% тепловой энергии, которая получается от сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива. Поэтому, экономия топлива является важнейшей народно-хозяйственной задачей.

В последние годы стоимость добычи и перевозки топлива значительно увеличилась. Перевозка его к потребителям вызвала резкое увеличение капитальных вложений в газопроводы и железнодорожный транспорт. Перерасход тепловой энергии в жилых зданиях по сравнению с расчетным составляет более 25%. Причин такого перерасхода много:

1) пониженные теплозащитные свойства наружных ограждающих конструкций (стен), окон и балконных дверей;

2) расход теплоты на нагрев наружного воздуха, который проникает в помещение через неплотности оконных переплетов и балконных дверей;

3) плохо отрегулирована система отопления, что приводит к перегреву помещений.

Для снижения потерь тепла в первую очередь необходимо реализовать энергосберегающие мероприятия, на осуществление которых не потребуются капитальные вложения.

Обязательным мероприятием является приведение в исправное состояние всех контрольно-измерительных приборов и арматуры систем отопления и горячего водоснабжения, задвижки в котельных и на вводах в зданиях должны быть отрегулированы и зафиксированы. Расход воды в нагревательных приборах необходимо привести в соответствие с расчетным расходом с помощью кранов регулировки. Необходимо устранить избыточные поверхности нагрева, установленные жильцами. Проверка выполнения перечисленных мероприятий должна производиться не реже двух раз в год (в начале и в конце отопительного периода). Одновременно необходимо выявить и устранить все неисправности наружных ограждающих конструкций зданий с предъявлением санкций к жильцам, которые не выполняют требования экономии тепла (заклейка щелей в оконных переплетах на зимний период, отсутствие в них стекол, и др.).


2 Структура расхода тепловой и электрической энергии зданиями


По оценкам отечественных и зарубежных экспертов, потенциал экономии электроэнергии в зданиях и сооружениях равен 30-40%, а тепловой энергии около 50%.

Потери тепловой энергии зданием составляют через:

- наружные стены – 40%,

- окна - 18%,

- вентиляцию – 15%,

- крышу, пол – 27%.

Как видно, основные потери тепловой энергии происходят через окна, стены, крышу, пол, а также за счет вентиляции.

При применении современной строительной и теплозащитной технологии появляется возможность удержать годовое потребление энергии в пределах 30-70кВт·ч/м2 жилой площади в год.

Прохождение теплового потока через ограждающие конструкции зданий оценивается коэффициентом теплопередачи. Коэффициент теплопередачи – единица, которая обозначает прохождение теплового потока мощностью 1Вт сквозь элемент строительной конструкции площадью 1 м2 при разнице внутренней и внешней температуры в 1 Кельвин. Так, для жилого дома коэффициент теплопередачи равен:

- потолок (12 см изоляции) – 0,35 Вт/(м2К);

- пенобетон (30-36 см или легкий кирпич) – 0,66 Вт/(м2К);

- пол (5 см теплоизоляции) – 0,68 Вт/(м2К).

Качество теплоизоляции является важнейшим параметром энергопотребления здания. Коэффициент теплопередачи должен находиться в пределах от 0,3 до 0,2 Вт/(м2К). Этих значений можно добиться во всевозможных конструкциях зданий и сооружений, используя следующие подходы (рис. 1):

1) хорошие теплоизолирующие свойства строительных элементов (стен, окон, крыши, пола, подвала);

2) добросовестное выполнение изоляции (недопущение теплопотерь, защита от ветра);

3) управляемый воздухообмен (по возможности возвращение тепла);

4) хорошо регулируемые отопительные устройства;

5) энергоэкономное обеспечение горячей водой (возможно посредством солнечной энергии в летнее время).

6) двойная стена с толщиной утепляющего слоя 15 см из пористого наполнителя;

7) однослойная кладка из низкотеплопроводного материала, оштукатуренная с двух сторон (например, прессованный соломенный или газобетонный блок минимальной толщиной 49 см).





Рисунок 1 – Обеспечение низкого энергопотребления зданием


3 Тепловая изоляция зданий и сооружений


В белорусских городах осуществляются работы по реконструкции, модернизации, капитальному ремонту и термической реабилитации, т.е. санации ранее выстроенных зданий жилого и нежилого фонда. Сана­ция в части термореабилитации означает повышение теплозащиты зда­ний путем теплоизоляции стен минеральной ватой и пенопластом, утепление крыш, полов, замену оконных блоков, остекление балконов, модернизацию систем вентиляции, реконструкцию и автоматизацию теплоузлов, установку индивидуальных регуляторов тепла в квартирах и комнатах, экономичных осветительных приборов, счетчиков тепла и воды. Обследование состояния зданий и сооружений позволяет выявить потенциал энергосбережения. В жилом фонде он составляет 30-76%, т.е. нынешнее годовое потребление энергии может быть сокраще­но наполовину. В нежилом фонде (административные, общественные, культурного назначения здания, школы, больницы и т.д.) может быть сэкономлено около половины годового объема потребления энергии. Разработаны и применяются технологии термореабилитации зданий путем наружного утепления их фасадов.

К наиболее эффективным системам «утепления» зданий из числа отечественных относятся системы «ПСЛ» и «термошуба». Они представляют собой многослойные конструкции из плиты-утеплителя, при­крепленной к подготовленной поверхности стен специальным клеящим составом и анкерами, защитного покрытия из клеящего состава, арми­рованного одним-двумя слоями сетки в сочетании с металлическими профилями и отделочного покрытия из тонкослойной штукатурки. Утеплитель может крепиться к стене механическим способом, а жесткая об­лицовка устраивается на специальных каркасах с образованием воздуш­ной прослойки между плитой утеплителя и облицовкой. В качестве теплоизоляционных материалов в этих конструкциях применяются жесткая минераловатная плита и пенополистирол. Среди зарубежных следует упомянуть две технологии утепления стен с наружной стороны: фасадное утепление под штукатурку, аналогичное отечественной «тер­мошубе», и вентилируемые фасады. Второй вариант утепления пред­ставляет собой устанавливаемый на стену несущий каркас с вентили­руемым теплоизоляционным слоем и последующей защитой из специальных фасадных плит. Сегодня существует также широкий вы­бор теплоизоляционных материалов (пеноплэкс, на основе базальтовой ваты, стиропор и др.) и конструкций для утепления крыш, чердаков, подвалов, трубопроводов инженерных наружных и внутренних сетей.

Так, в Беларуси внедряются тех­нологии строительства коттеджей путем сборки из пустотных энерго­сберегающих опалубочных блоков из специального строительного пенополистирола (стипора), удерживаемых арматурой и заливаемых бетоном. Стипор обладает исключительно высокими теплоизоляционны­ми свойствами, хорошими эксплуатационными характеристиками.

В Беларуси ведутся изыскательские работы по строительству относительно деше­вых малоэтажных экодомов из местных экологически чистых природ­ных материалов (прессованной соломы, глиносоломенной смеси, соло­менных блоков) с применением энергосберегающих технологий строительства, солнечной энергии для отопления и сезонного нагрева воды. Для канализации в экодомах предусматривается использование локальных биологических систем утилизации хозбытовых стоков зам­кнутого цикла, или компостные туалеты. Отопление экодома обычно содержит основную систему из солнечного теплового коллектора и теплоаккумулятора и вспомогательную (аварийную) - камин или печь мед­ленного горения. В Беларуси намечено построить показательные экс­периментальные экодеревни на 20-40 экодомов с альтернативными системами энергоснабжения.


4 Совершенствование теплоснабжения. Тепловая изоляция трубопроводов.

На цели отопления, вен­тиляции и горячего водоснабжения в Республике Беларусь расходуется 40% от общего потребления топлива. Потенциал энергосбережения, по оценкам отечественных и зарубежных экспертов, в системах теплоснаб­жения республики составляет около 50%. Следовательно, за счет энер­госберегающих мероприятий можно снизить потребление топлива на нужды теплоснабжения на 20% от его общего потребления республи­кой. Именно поэтому одной из приоритетных задач действующей Государственной программы «Энергосбережение» является совершенство­вание теплоснабжения. Проблема потерь тепла в тепловых сетях может быть решена только с помощью эффективной теплоизоляции теплопроводов. Прогрессивным решением является при­менение предизолированных пенополиуретановой (ППУ) теплоизоля­цией труб, а также гибких ППУ-труб. Последние позволяют облегчить прокладку теплотрасс, обладают лучшими эксплуатационными характеристиками.

На смену традиционным канальным теплопроводам, срок службы ко­торых составляет 12-15 лет, а иногда не превышает пяти при расчет­ном - 25, а тепловые потери достигают 20%, должны прийти беска­нальные теплогидропредизолированные (ПИ) теплопроводы. Подземные ПИ-теплопроводы являются механической конструкцией, состоящей из стальной трубы, полиуретановой теплоизоляции и наруж­ной полиэтиленовой трубы-оболочки, которые жестко связаны друг с другом и вместе с окружающим теплопровод грунтом образуют еди­ную систему. Такая конструкция обеспечивает тепловые потери на уров­не 2-3% на протяжении всего расчетного срока службы равного 20-30 годам. В Беларуси в настоящее время определена потребность и орга­низуется собственное производство ПИ-теплопроводов для строитель­ства и реконструкции магистральных и распределительных тепловых сетей. Энергосберегающий эффект применения ПИ-теплопроводов, их надежность и долговечность определяют новый качественный уровень системы транспорта теплоты в городах. Например, при замене в Минс­ке к 2010 г. изношенных теплосетей ПИ-теплопроводами тепловые по­тери, а следовательно, и необходимая мощность теплоисточников в зим­ний период снизятся на 600-800 Гкал/час.

Изоляционные свойства материала характеризуются значением теплопроводности, которая измеряется в Вт/(м2К).

Хороший изолятор – это материал, у которого низкое значение теплопроводности. Для изоляции труб теплоснабжения используются пенополиуретаны. Они обладают высокой механической прочностью, хорошей термостойкостью.

Полиуретановая пена является превосходным изоляционным материалом. Ее применение позволяет эффективно снизить потери тепла во время транспортировки горячей воды или пара в трубах теплоснабжения.

Пенополиуретан содержит от 92 до 98% закрытых пор, которые заполнены изоляционными газами. Твердого вещества в пенополиуретане содержится от 8 до 2 %. Закрытые поры заполнены газом, который образуется во время производства полиуретановой пены.


5 Изоляционные характеристики остекления и стеклопакеты


Заполнения оконных проемов должны обладать такими же характеристиками, как и стеновые ограждающие конструкции. Они должны обеспечивать необходимую освещенность, комфортное проветривание, простоту и удобство в эксплуатации.

Сопротивление теплопередаче – величина, обратная коэффициенту теплопередачи и обозначается (м2К)/Вт. Сопротивление теплопередаче окон должно быть не ниже установленного в РБ показателя R0>0,6 (м2К)/Вт. (R0 – величина, обратная коэффициенту теплопередачи). Это достигается установкой рамы с двухслойным теплозащитным стеклом.

Теплозащитные окна имеют специальный слой, не видимый глазом, но значительно уменьшающий потери тепла. Окна в теплозащитном исполнении стоят на 15-20% дороже обычных, но затраты компенсируются экономией на отоплении. Оконная рама должна иметь утепляющий слой как с наружной, так и с внутренней стороны.

Сейчас для закрытия оконных проемов широко применяются стеклопакеты. Стеклопакет представляет собой изделие, которое состоит из двух или более слоев стекла. Они соединены между собой по контуру таким образом, что между стеклами образуются герметически замкнутые полости, которые заполнены обезвоженным воздухом или другим газом.

Сопротивление теплопередаче одного обычного стекла составляет примерно 0,17 (м2К)/Вт, а стеклопакета из двух обычных стекол – 0,36-0,39 (м2К)/Вт. Сопротивление теплопередаче трехстекольного окна с учетом материала, из которого оно изготовлено, может превышать 0,6 (м2К)/Вт. Наибольший эффект достигается при использовании в стеклопакете одного из стекол с селективным покрытием. Это покрытие способно отражать тепловые волны внутрь помещения и одновременно пропускать снаружи солнечное тепловое излучение. За счет применения в стеклопакете такого стекла, а также введения в межстекольное пространство вместо воздуха газов (аргона, криптона), можно добиться величины сопротивления теплопередаче, которое приближается к единице.

Рассмотрим принципиальную схему конструкции стеклопакета (рис.1).




Рис.1 Принципиальная схема стеклопакета


В качестве материала, который обеспечивает межстекольное расстояние, применяется алюминиевый профиль коробчатого сечения. Внутрь короба засыпается селикачель, который поглощает влагу в межстекольном пространстве. Профиль крепится к стеклам с помощью бутиловой массы (внутренний шов), а по торцам образованного стеклопакета укладывается прочная полисульфидная масса (наружный шов).


Вопросы для самоконтроля.
  1. Назовите основные причины перерасхода тепловой и электрической энергии в зданиях и сооружениях.
  2. Назовите энергосберегающие мероприятия, на осуществление которых не потребуются капитальные вложения.
  3. Назовите структуру расхода тепловой и электрической энергии в зданиях.
  4. Что называется коэффициентом теплопередачи?
  5. Что обеспечивает низкое энергопотребление зданием?
  6. Опишите основные приемы теплоизоляции трубопроводов, зданий и сооружений.
  7. Дайте определение основной теплоизоляционной характеристики оконных проемов. Назовите единицу измерения.
  8. Опишите конструкцию стеклопакета и укажите основные теплоизоляционные параметры.



Тема 8.