Помощь студентам в учебе
Исследование автоматизированного энергосберегающего режима системы освещения средней общеобразовательной школы
|
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 7
ВВЕДЕНИЕ 11
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 13
1.1 Проблемы энергосбережения 13
1.2 Освещение в общеобразовательных учреждениях 14
1.3 Оптимальные источники света (ИС) 16
1.4 Обзор апробированных энергосберегающих систем освещения
общеобразовательных учреждений 24
2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК 27
2.1 Выбор системы освещения 27
2.2 Нормируемые показатели рабочего освещения 27
2.3 Нормируемые показатели аварийного освещения 30
2.4 Количественные регламентируемые показатели 31
2.5 Расчёт общего искусственного освещения 35
2.5.1 Точеный метод расчета 35
2.5.2 Метод удельной мощности 36
2.5.3 Метод светового потока 37
2.5.4 Расчет искусственного освещения методом светового потока 40
2.5.5 Проверка на соответствие нормируемым показателям 48
3. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ СЕТИ 55
3.1 Расчет электрических нагрузок осветительной сети 55
3.2 Выбор электрических проводников 56
3.2.1 Выбор способа прокладки и материала проводника 56
3.2.2 Выбор сечений проводников и защитных аппаратов 58
3.3 Выбор коммутирующей аппаратуры 63
4. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ СИСТЕМА
ОСВЕЩЕНИЯ С ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЕЙ 67
4.1 Архитектура автоматизированной системы 68
4.2 Коммуникационный протокол Modbus 73
4.2.1 Структура пакета протокола Modbus RTU 74
4.2.2 Пример запроса Modbus RTU 79
4.3 Интерфейс связи RS-485 и RS-232 80
4.4 Принцип работы автоматизированной системы освещения с
диспетчеризацией 81
4.4.1 Soft logic 84
5. ЭКОНОМИЯ ДЕНЕЖНЫХ СРЕДСТВ 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 89
6. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 93
ВВЕДЕНИЕ 93
6.1 Предпроектный анализ 94
6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 94
6.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 94
6.1.3 SWOT-анализ 96
6.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 98
6.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования 100
6.2 Инициация проекта 101
6.3 Планирование управления научно-техническим проектом 102
6.3.1 Иерархическая структура работ проекта 103
6.3.2 План проект 103
6.4 Бюджет научного исследования 105
6.4.1 Организационная структура проекта 112
6.4.2 План управления коммуникациями проекта 112
6.4.3 Реестр рисков проекта 112
6.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности 113
6.5.1 Оценка абсолютной эффективности исследования 113
6.5.2 Оценка сравнительной эффективности исследования 118
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 121
7. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 124
ВВЕДЕНИЕ 124
7.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности
125
7.2 Производственная безопасность 126
7.2.1 Расчет уровня производственного фактора. Расчет системы общего равномерного искусственного освещения 131
7.3 Экологическая безопасность 135
7.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 137
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 140
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 142
Приложение А 151
Приложение Б 163
Приложение В 170
Приложение Г 172
Приложение Д 176
Приложение Е 178
Приложение Ж
ВВЕДЕНИЕ 11
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 13
1.1 Проблемы энергосбережения 13
1.2 Освещение в общеобразовательных учреждениях 14
1.3 Оптимальные источники света (ИС) 16
1.4 Обзор апробированных энергосберегающих систем освещения
общеобразовательных учреждений 24
2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК 27
2.1 Выбор системы освещения 27
2.2 Нормируемые показатели рабочего освещения 27
2.3 Нормируемые показатели аварийного освещения 30
2.4 Количественные регламентируемые показатели 31
2.5 Расчёт общего искусственного освещения 35
2.5.1 Точеный метод расчета 35
2.5.2 Метод удельной мощности 36
2.5.3 Метод светового потока 37
2.5.4 Расчет искусственного освещения методом светового потока 40
2.5.5 Проверка на соответствие нормируемым показателям 48
3. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ СЕТИ 55
3.1 Расчет электрических нагрузок осветительной сети 55
3.2 Выбор электрических проводников 56
3.2.1 Выбор способа прокладки и материала проводника 56
3.2.2 Выбор сечений проводников и защитных аппаратов 58
3.3 Выбор коммутирующей аппаратуры 63
4. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ СИСТЕМА
ОСВЕЩЕНИЯ С ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЕЙ 67
4.1 Архитектура автоматизированной системы 68
4.2 Коммуникационный протокол Modbus 73
4.2.1 Структура пакета протокола Modbus RTU 74
4.2.2 Пример запроса Modbus RTU 79
4.3 Интерфейс связи RS-485 и RS-232 80
4.4 Принцип работы автоматизированной системы освещения с
диспетчеризацией 81
4.4.1 Soft logic 84
5. ЭКОНОМИЯ ДЕНЕЖНЫХ СРЕДСТВ 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 89
6. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 93
ВВЕДЕНИЕ 93
6.1 Предпроектный анализ 94
6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 94
6.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 94
6.1.3 SWOT-анализ 96
6.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 98
6.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования 100
6.2 Инициация проекта 101
6.3 Планирование управления научно-техническим проектом 102
6.3.1 Иерархическая структура работ проекта 103
6.3.2 План проект 103
6.4 Бюджет научного исследования 105
6.4.1 Организационная структура проекта 112
6.4.2 План управления коммуникациями проекта 112
6.4.3 Реестр рисков проекта 112
6.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности 113
6.5.1 Оценка абсолютной эффективности исследования 113
6.5.2 Оценка сравнительной эффективности исследования 118
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 121
7. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 124
ВВЕДЕНИЕ 124
7.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности
125
7.2 Производственная безопасность 126
7.2.1 Расчет уровня производственного фактора. Расчет системы общего равномерного искусственного освещения 131
7.3 Экологическая безопасность 135
7.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 137
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 140
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 142
Приложение А 151
Приложение Б 163
Приложение В 170
Приложение Г 172
Приложение Д 176
Приложение Е 178
Приложение Ж
Целью магистерской диссертации выступает исследование автоматизированного энергосберегающего режима системы освещения средней общеобразовательной школы в мкр. «Северный» Томского района. В свою очередь задачей исследовательской работы является разработка автоматизированной системы с диспетчеризацией для управления освещением школы по расписанию, с последующим определением величины электроэнергии, которую представляется возможным сэкономить за счет перехода от обычного режима работы освещения на энергосберегающий.
Актуальность выбранной темы обусловлена необходимостью рационального использования энергии, занимающего ключевую роль как при проектировании новых объектов, так и при реализации энергосберегающих мероприятий для уже сданных в эксплуатацию комплексов. Очевидно, все организации и предприятия, в том числе и бюджетные, принимают меры по сокращению энергоресурсов с целью минимизации затрат. Немалую роль играет государство, преследующее цели экономии и эффективного расходования энергии, путем изданий законов и введения поправок в действующие нормативно-правовые акты в сфере энергосбережения и повышения энергетической эффективности.
Анализируя актуальность систем энергосбережения, можно сделать вывод о том, что тема энергоэффективности стала тенденцией, неким течением в архитектуре. Поскольку в связи с комфортным, здоровым микроклиматом повышается обучаемость и работоспособность, что является большим преимуществом для образования. Энергоэффективность заключается не только в технологиях, но и в объемно-планировочном решении здания, в связи с этим идет не только внедрение технологий в функционирующие школы, но и проектирование образовательных заведений с учетом климатических особенностей. Все это приемлемо не только для объектов учебных заведений и имеет большое развитие в будущем.
Гипотезой исследования выступает экономия электроэнергии за счет реализации автоматического отключения рабочего освещения коридоров при звонке на занятие и включения при звонке на перерыв, а также автоматического управления аварийным освещением в зависимости от рабочего графика учреждения.
В работе предполагается использовать такие методы исследования, как метод анализа и синтеза, включающие исходные данные общеобразовательного учреждения; теоретический метод - обзор литературы по проблеме исследования; экономико-математический метод, заключающийся в множестве расчетов посредством эмпирических формул; метод сравнений, содержащий анализ полученных данных о энергопотреблении при обычном и энергосберегающем режимах; и аналитический метод, включающий подведение результатов исследования и формирование выводов о проделанной работе.
Практическая значимость работы заключается в раскрытии особенностей применения энергосберегающего режима освещения и оценке соответствующей экономии энергоресурсов, что, свою очередь позволяет объективно оценить значимость использования данного режима работы для рабочего и аварийного освещения.
Актуальность выбранной темы обусловлена необходимостью рационального использования энергии, занимающего ключевую роль как при проектировании новых объектов, так и при реализации энергосберегающих мероприятий для уже сданных в эксплуатацию комплексов. Очевидно, все организации и предприятия, в том числе и бюджетные, принимают меры по сокращению энергоресурсов с целью минимизации затрат. Немалую роль играет государство, преследующее цели экономии и эффективного расходования энергии, путем изданий законов и введения поправок в действующие нормативно-правовые акты в сфере энергосбережения и повышения энергетической эффективности.
Анализируя актуальность систем энергосбережения, можно сделать вывод о том, что тема энергоэффективности стала тенденцией, неким течением в архитектуре. Поскольку в связи с комфортным, здоровым микроклиматом повышается обучаемость и работоспособность, что является большим преимуществом для образования. Энергоэффективность заключается не только в технологиях, но и в объемно-планировочном решении здания, в связи с этим идет не только внедрение технологий в функционирующие школы, но и проектирование образовательных заведений с учетом климатических особенностей. Все это приемлемо не только для объектов учебных заведений и имеет большое развитие в будущем.
Гипотезой исследования выступает экономия электроэнергии за счет реализации автоматического отключения рабочего освещения коридоров при звонке на занятие и включения при звонке на перерыв, а также автоматического управления аварийным освещением в зависимости от рабочего графика учреждения.
В работе предполагается использовать такие методы исследования, как метод анализа и синтеза, включающие исходные данные общеобразовательного учреждения; теоретический метод - обзор литературы по проблеме исследования; экономико-математический метод, заключающийся в множестве расчетов посредством эмпирических формул; метод сравнений, содержащий анализ полученных данных о энергопотреблении при обычном и энергосберегающем режимах; и аналитический метод, включающий подведение результатов исследования и формирование выводов о проделанной работе.
Практическая значимость работы заключается в раскрытии особенностей применения энергосберегающего режима освещения и оценке соответствующей экономии энергоресурсов, что, свою очередь позволяет объективно оценить значимость использования данного режима работы для рабочего и аварийного освещения.
На основании выявления основных вредных и опасных производственных факторов можно утверждать, что требования к организации рабочего места при работе с ПЭВМ согласно п. 4.3 ГОСТ 12.2.032-78 и п. 6.3 СП 2.2.3670-20, а также нормируемые параметры искусственного освещения согласно таблице 5.25 и п.84, 85 СанПиН 1.2.3685¬21 соблюдаются в полном объеме. Кроме того, фактические значения визуальных параметров дисплея и уровень звука компьютера на рабочем месте соответствуют нормативным значениям эргономических требований согласно п. 5 ГОСТ Р 50948-2001 и СанПиН 1.2.3685-21, соответственно. Не менее важным производственным фактором являются нормированные в п. 5 СанПиН 1.2.3685-21 показатели микроклимата в закрытом помещении, определенные в соответствии с категорией 11а тяжести труда офисных работников и полностью удовлетворяющие фактическим параметрам на рабочем месте.
Стоит отметить, что офисные помещения характеризуются негорючими веществами и материалами в холодном состоянии, и не характеризуются сыростью и влажностью, что относит офис к категории Д по взрывопожарной и пожарной опасности и к I категории по электробезопасности согласно п. 5 СП 12.13130.2009 и ПУЭ (раздел 7), соответственно. Кроме того, наиболее опасным фактором, несомненно, является возможность поражения электрическим током, в связи с этим, согласно приказу от 15 декабря 2020 года № 903н всем офисным работникам требуется присваивать I группу по электробезопасности.
С точки зрения экологической безопасности были выделены возможные экологические негативные последствия, отрицательно влияющие на литосферу, атмосферу и гидросферу. Однако, стоит подчеркнуть, что офисным помещениям присуще отсутствие выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и в составе сточных вод, что относит офисное помещение к объектам IV категории, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, согласно постановлению от 31 декабря 2020 года № 2398. 140
Стоит отметить, что офисные помещения характеризуются негорючими веществами и материалами в холодном состоянии, и не характеризуются сыростью и влажностью, что относит офис к категории Д по взрывопожарной и пожарной опасности и к I категории по электробезопасности согласно п. 5 СП 12.13130.2009 и ПУЭ (раздел 7), соответственно. Кроме того, наиболее опасным фактором, несомненно, является возможность поражения электрическим током, в связи с этим, согласно приказу от 15 декабря 2020 года № 903н всем офисным работникам требуется присваивать I группу по электробезопасности.
С точки зрения экологической безопасности были выделены возможные экологические негативные последствия, отрицательно влияющие на литосферу, атмосферу и гидросферу. Однако, стоит подчеркнуть, что офисным помещениям присуще отсутствие выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и в составе сточных вод, что относит офисное помещение к объектам IV категории, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, согласно постановлению от 31 декабря 2020 года № 2398. 140