Введение 3
1 Анализ энергопотребления детского дошкольного образовательного учреждения 7
1.1 Структура потребления энергетических ресурсов детским дошкольным образовательным учреждением 8
1.2. Характеристика системы электроснабжения дошкольного образовательного учреждения 9
1.3 Характеристика системы теплоснабжения детского муниципального дошкольного образовательного учреждения 19
2 Мероприятия по повышению энергоэффективности системы инженерного оборудования детского дошкольного учреждения 33
2.1 Определение направлений технического повышения энергоэффективности детского дошкольного учреждения 34
2.2 Мероприятия по энергосбережению в системе теплоснабжения детского дошкольного учреждения 35
2.3 Мероприятия по энергосбережению в системе вентиляции детского дошкольного учреждения 45
2.4 Мероприятия по повышению энергетической эффективности системы освещения 52
3 Автоматизированная система управления инженерным оборудованием здания детского сада и определение показателей энергетической эффективности 65
3.1 Классы энергоэффективности зданий 68
3.2 Мониторинг показателей энергетической эффективности здания .. 72
Заключение 79
Список используемых источников 82
Повышение темпов роста экономики страны невозможно без повышения энергетической эффективности различных ее отраслей [18]. При этом показатели энергоэффективности различных учреждений и предприятий могут оказывать существенное влияние на рост экономики региона [2]. Учитывая, что промышленные предприятия сами заинтересованы в повышении собственной энергоэффективности, имеют соответствующие финансовые возможности и потенциал для их реализации, то муниципальные учреждения в этом плане менее мобильны. Бюджеты муниципальных учреждений не могут позволить проведения крупных энергосберегающих мероприятий. Их финансирование должно осуществляться из муниципального, регионального или федерального бюджетов. Для участия в подобных финансированиях, руководство муниципального учреждения должно быть заинтересованно в этом вопросе. Об этом говорится и в требованиях 261-ФЗ [24].
В соответствии с последней редакцией и изменениями 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» необходимость периодических энергетических обследований стала не обязательной, при этом говорится, что все учреждения, в том числе и муниципальные, должны разрабатывать, утверждать и выполнять программы повышения энергетической эффективности и энергосбережения.
Однако для полноценной разработки программ и мероприятий по энергосбережению у руководителей муниципальных учреждений может быть недостаточно компетенций, поэтому должны быть созданы типовые мероприятия, и выполнен типовой технико-экономический расчет их внедрения и окупаемости.
Объектом диссертационного исследования является система инженерного оборудования дошкольного образовательного учреждения. Руководство учреждения, во главе с заведующим и ответственным за электрохозяйство, должны разработать программу повышения энергетической эффективности и энергосбережения сроком минимум на три года.
Для уже функционирующих долгое время дошкольных образовательных учреждений существуют типовые мероприятия, включающиеся в программу энергосбережения и повышения энергетической эффективности. К таким типовым мероприятиям можно отнести следующие:
• назначение ответственного за энергосбережение,
• инструктаж и обучение персонала,
• установка приборов учета холодной и горячей воды, тепловой энергии,
• замена устаревших светильников на энергосберегающие,
• утепление оконных конструкций или, по возможности, замена старых окон на новые,
• удаление зеленых насаждений, которые затемняют окна,
• регулярная промывка и ремонт системы отопления с заменой теплоизолирующего слоя,
• утепление или замена входных дверей, утепление чердачных и подвальных помещений,
• установка теплоотражателей за батареями,
• замена ветхой электропроводки (полностью или частично),
• монтаж систем управления движением с датчиками присутствия,
• регулярное отключение неиспользуемых приборов,
• систематическая чистка светильников и окон,
• отслеживание случаев использования энергии на нужды, не соответствующие деятельности детского сада.
Применение всех выше перечисленных мероприятий характерно для учреждений, которые были введены в эксплуатацию 10 и более лет назад. Применение указанных организационных мероприятий, таких как назначение ответственного за энергосбережение и инструктаж персонала могут не дать желаемого результата. Однако в любом случае, такие организационные мероприятия должны быть реализованы в учреждении. Следует так же отметить, что компетенций персонала, назначенного за энергосбережение и инструктаж персонала по мероприятиям, направленным на энергосбережение и повышение энергетической эффективности может быть недостаточно, так как решение проблем повышения энергетической эффективности и энергосбережения требует знания технических основ функционирования инженерных систем учреждения.
Поэтому актуальной становится задача повышения энергетической эффективности инженерных систем дошкольного образовательного учреждения и не высокой технической компетентности персонала дошкольных образовательных учреждений в рамках повышения энергетической эффективности и энергосбережения.
Исходя из представленной актуальности диссертационного исследования, можно сформулировать цель.
Целью диссертационного исследования является повышение энергоэффективности здания детского дошкольного образовательного учреждения за счёт внедрения энергоэффективного инженерного оборудования и технологий.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить и решить следующие задачи:
1. Проанализировать особенности инженерного оборудования здания детского сада и оценить текущее состояние системы инженерного оборудования здания;
2. Разработать перечень мероприятий, включающих применение современных систем по повышению энергетической эффективности детского муниципального дошкольного учреждения;
3. Разработать автоматизированную систему управления инженерным оборудованием здания детского сада и определения показателей энергетической эффективности в режиме реального времени.
При проектировании и строительстве детского дошкольного образовательного учреждения могли быть допущены незначительные отклонения и просчеты при выборе и монтаже оборудования, поэтому необходимо провести комплексный анализ системы инженерного оборудования дошкольного образовательного учреждения. Кроме того, за все время эксплуатации здания детского дошкольного учреждения изменились требования к энергетической эффективности зданий и сооружений и появились новые высокотехнологичные системы, позволяющие не только повысить энергетическую эффективность здания, но и снизить затраты на оплату потребляемых энергоресурсов [31] с сохранением требуемого микроклимата внутри помещения, что также сказывается на самочувствии детей.
Мероприятия по повышению энергетической эффективности могут быть достаточно затратными и для них должен быть выполнен технико-экономический расчёт и обоснование необходимости внедрения в данном учреждении.
Разработанные в диссертационном исследовании методики и системы, могут быть использованы на любом детском дошкольном учреждении, а с небольшими, минимальными, корректировками и в любом из образовательных учреждений.
В результате выполнения поставленных в рамках диссертационного исследования задач были получены следующие результаты:
1. Установлено, что все инженерные системы детского дошкольного учреждения, включая систему внутреннего электроснабжения, систему теплоснабжения, водоснабжения и водоотведения находятся в удовлетворительном состоянии, повреждений в ходе осмотра не обнаружено.
2. Установлено, что в детском дошкольном образовательном учреждении отсутствует действующая система внешнего освещения. Данный факт не связан с уровнем энергетической эффективности, однако отсутствие системы негативно сказывается на безопасности. Необходимо предложить мероприятия по интеграции системы наружного освещения в энергоэффективную систему инженерного оборудования детского дошкольного образовательного учреждения.
3. Установлено, что фактические значения потребления тепла за 2019 год превышают расчетные. Это говорит о том, что в здании имеются места, которые являются очагами потерь тепла в атмосферу. Такими местами могут являться межпанельные швы, система вентиляции, оконные конструкции, дверные конструкции и не соответствующие нормативам теплопроводность материала ограждающих конструкций. Кроме того, данный факт может негативно сказываться на внутреннем микроклимате помещений детского дошкольного учреждения. Поэтому в работе необходимо рассмотреть возможные мероприятия по снижению потерь тепла и по повышению эффективности системы отопления здания детского дошкольного образовательного учреждения.
4. Показано снижение потребления холодной воды в детском дошкольном образовательном учреждении. Снижение потребления в 2019 году по сравнению с 2015 годом достигло 48%, что говорит о результативности проведенных в учреждении организационных мероприятий, направленных на повышение энергетической эффективности. Анализ документации, хранящейся в учреждении, в частности, программы энергосбережения показал наличие организационных мероприятий подобного характера в учреждении.
5. Выполнен обзор характеристик микроклимата помещений детского дошкольного учреждения, который устанавливается и нормируется ГОСТ.
6. Предложена, для оптимизации температурного режима внутри помещения, а также повышения энергоэффективности системы отопления здания установка автоматизированного индивидуального теплового пункта.
7. Выполнен анализ и классификация схем, автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов.
8. Для установки в детском дошкольном учреждении выбран автоматизированный тепловой пункт, выполненный по независимой схеме, так как данная группа автоматизированных тепловых пунктов позволяет выполнить интеграцию в систему отопления здания альтернативных источников тепловой энергии, в качестве которых в детском дошкольном учреждении предлагается использовать тепловые насосы системы воздух- воздух.
9. Выполнен анализ интеллектуальной системы вентиляции, включающей в себя датчики присутствия, движения и содержания углекислого газа.
10. Предложено дополнить интеллектуальную систему вентиляции помещений детского дошкольного учреждения приточно-вытяжной установкой со встроенным тепловым насосом системы воздух-воздух.
11. Для обеспечения требований нормативных документов разработана концепция энергоэффективной системы наружного освещения, так как проведенный в первой главе анализ показал отсутствие функционирующей системы наружного освещения.
12. Предложена концепция реконструкции системы внутреннего освещения помещений детского дошкольного образовательного учреждения и разработана модель управления внутренним освещением.
13. Выполнен обзор нормативной базы по определению классов энергетической эффективности зданий.
14. Проанализированы методы основные методы верификации показателей энергетической эффективности зданий и выполнена их группировка и классификация.
15. Определены классы энергетической эффективности зданий и характеризующие их показатели.
16. Разработана цифровая система мониторинга показателей энергетической эффективности здания детского дошкольного учреждения.
17. Разработана цифровая интеллектуальная система обеспечения управления микроклиматом помещений и механизм ее интеграции с системой мониторинга показателей энергетической эффективности здания детского дошкольного учреждения.
Результаты, полученные в магистерской диссертации, могут быть использованы для составления программ по энергосбережению и повышению энергетической эффективности детских дошкольных образовательных учреждений.
Разработанные в диссертационном исследовании системы должны быть адаптированы под конкретные здания.
Оборудование, выбранное в магистерской диссертации, может быть изменено на аналогичное с сохранением общей концепции системы.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
