Дипломная работа: Разработка автоматизированной системы энергоаудита

Содержание

Введение…………………………………………………………………………….6
1. Аналитический обзор существующих систем энергоаудита…………………8
1.1 Постановка задачи……………………………………………………………8
1.2 Актуальность энергоаудита………………………………………………….8
1.3 Аналитический обзор программных средств по
автоматизированному энергоаудиту………………………………………17
2. Разработка программного комплекса “Энергоаудит жилого здания”.……...31
2.1 Структурная схема разрабатываемой АСЭ………………………………..31
2.2 Расчет потребности в энергии для отопления …………………………...32
2.3 Алгоритм расчета энергопотребления …………………………………….38
2.4 Разработка и реализация базы данных для программного
комплекса “Энергоаудит жилого здания”…………………………………44
2.5 Разработка программного обеспечения в среде программирования
Delphi………………………………………………………………………..57
3. Безопасность жизнедеятельности…………………………………………….65
3.1 Анализ условий труда сотрудника учебно-научной лаборатории
«Энергосбережение и нетрадиционные возобновляемые
источники энергии »………………………………………………………..65
3.2 Расчет кондиционирования и вентиляции помещения…………………..68
3.3 Электробезопасность………………………………………………………..72
3.4 Вывод по разделу безопасность жизнедеятельности……………………..76
4. Технико-экономическое обоснование………………………………………...78
4.1 Технологическое описание процесса……………………………………...78
4.2 Определение затрат при проведении энергоаудита жилого здания……..80
4.3 Вывод технико-экономического обоснования……………………………85
Заключение………………………………………………………………………...86
Перечень сокращений…………………………………………………………….87
Список литературы………………………………………………………………..88
1. Аналитический обзор существующих систем энергоаудита
Постановка задачи
Тема дипломного проекта: Разработка автоматизированной системы
энергоаудита.
Цель дипломного проекта заключается в разработке программного
комплекса “Энергоаудит жилого здания” автоматизированной системы
энергоаудита (АСЭ) в среде программирования Delphi .
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
- Провести аналитический обзор существующих систем энергоаудита.
- Разработать программный комплекс “Энергоаудит жилого здания”:
-разработать алгоритма расчета потребления тепловой энергии;
разработать базы данных климатических условий, строительных материалов и световых проемов;
-разработать программное обеспечение АСЭ в среде Delphi.
- Решить вопросы по безопасности жизнедеятельности.
- Решить вопросы технико-экономического обоснования.
Актуальность энергоаудита
Численность населения планеты постоянно увеличивается, а
следовательно, растет и энергопотребление. Многие страны задумались
всерьез о сокращении расходов потребления энергоресурсов. Решать данную
задачу выступают специалисты различных профессий: энергетики, инженера,
электрики и многие другие. Процесс, в котором специалисты в различных
областях находят нерациональные энергозатраты и неоправданные
энергопотери называют энергоаудитом. В актуальности энергоаудита никто
не сомневается, так как экономика страны зависит от грамотного потребления
энергоресурсов. Энергоаудит актуален, начиная от частного дома, заканчивая
крупными промышленными предприятиями.
К настоящему времени получил широкое распространение термин
«энергоаудит», под которым понимается систематическое обследование и
анализ энергетических потоков здания, процесса или системы, направленны
на получение картины энергопотребления исследуемой системы и
определяющих его факторов. Как правило, энергоаудит организуется с целью
выявления возможностей для сокращения энергопотребления системы без
негативного влияния на ее производительность или другие полезные функции,
выполняемые системой.
Повышение цен на энергоресурсы, истощение природных ископаемых и
экологические проблемы заставляют потребителя предпринять меры по
рационализации пользования энергоресурсов. Данная деятельность актуально
не только на территории РФ, но и по всему миру в целом. За последние 20
лет удельный расход энергопотребление сооружений в странах Евросоюза
было понижено более, чем на 60%. Как показывает практика, организация
эффективного энергопотребления вполне осуществимый процесс, который
основан на комплексном подходе при решении поставленных задач. В основ
лежит экономическая заинтересованность в снижении энерго и
теплопотребления. Управление жилым зданием на сегодняшний день
невозможно представить без применения энергосберегающих технологий –
использование современных, отвечающих международным стандартам
качества, теплоизоляционных строительных материалов, применении
приборов регистрации и регулирования энергоресурсов (тепловые системы,
водо и газоснабжение), замены изношенных трубопроводных систем на
современные, установки энергосберегающего оборудования. Многие не
понимают насколько важен энергоаудит для многоквартирных зданий. С
помощью тепловизионного контроля возможно наглядно, на мест
продемонстрировать какой объём тепловой энергии уходит через трещины в
оконных рамах, через перекрытия и кровлю, подвальные помещения,
открытые воздуховоды, двери, окна, трубопроводы и т.д. Именно энергоаудит
является тем первым шагом к сокращению энергопотребления здания и как
следствие понижение затрат на тепло и электроснабжение жилого дома.
Основная проблема огромного потребления энергоресурсов жилыми
зданиями состоит в том, что здания находятся на низком уровне
энергоэффективности (нет термоизоляции, отсутствуют приборы учета
тепловой энергии, не установлено современное энергосберегающее
оборудование и т.д.). Согласно Концепции модернизации и развития
жилищно - коммунального хозяйства Республики Казахстан и Комплексного
плана по ее реализации на 2010 -2014 годы, необходимо проведение
энергетического обследования с применением телевизионного
неразрушающего контроля в целях паспортизации объектов жилищно -
коммунального хозяйства. С вступлением в силу СН РK 2.04.21 -2004
«Энергопотребление и тепловая защита гражданских зданий» существенно
ужесточились требования к энергетической эффективности зданий. Одним из
них стала необходимость заполнения «Энергетического паспорта здания»,
официального документа, подтверждающего факт проведения
энергетического аудита на стадии разработки проекта, после окончания
строительства здания и в процессе его эксплуатации. Энергетический паспорт
здания должен включать некоторые контрольные величины: полученные по
результатам аудита, они должны позволить потребителю сравнить и оценить
энергоэффективность здания. При этом главным фактором, стимулирующим
потребителя к выбору в пользу энергоэффективных зданий, является
возможность существенно снизить эксплуатационные платежи. Ожидается,
что уже в ближайшем будущем энергетические паспорта изменят механизм
ценообразования на рынках недвижимости стран: покупатели будут отдавать
предпочтение зданиям с низким потреблением энергии, а стоимость объектов
с высоким энергопотреблением упадёт. Для повышения энергоэффективности
зданий, а также разработки энергетических паспортов первым шагом является
необходимость проведения энергетического аудита здания и внедрение
энергосберегающих мероприятий [21].
Энергоаудит - это комплексное энергетическое обследование здания.
Иными словами, энергоаудит – это процедура, с помощью которой можно
выяснить, как используется энергия в здании, какие существуют меры по ее
экономии и как можно уменьшить потребление энергии зданием, в котором
проводился энергоаудит. Энергоаудит включает обследование здания, оценку
и анализ существующей ситуации и различных мероприятий, которые могут
быть осуществлены для снижения потребления энергии и улучшения
микроклимата в здании. Во многих странах существует значительный
потенциал энергосбережения в таких зданиях как школы, больницы, детские
сады, офисы, жилые здания и т.д. Зачастую затраты на энергию можно
значительно снизить, реализуя различные мероприятия по энергосбережению.
При снижении энергопотребления так же уменьшается загрязнения
окружающей среды от не возобновляемых источников энергии, что создает
позитивный эффект на экологию как локально, так и глобально. Чтобы
определить фактический потенциал энергосбережения и обеспечить
устойчивые результаты, необходимо подходить структурировано и
эффективно к разработке и реализации проекта. Результаты предоставляются в
Отчете по Энергоаудиту, описывающем рекомендуемые мероприятия с
соответствующими инвестициями, экономией и прибылью [22].
Цели энергоаудита:
1) выявление источников нерациональных энергозатрат и
неоправданных потерь энергии;
2) определение показателей энергетической эффективности;
3) определение потенциала энергосбережения и повышения
энергетической эффективности;
4) разработка целевой, комплексной программы энергосбережения.
При проведении энергетического обследования решается
ряд основных задач, последовательное решение которых обеспечивает
достижение цели проведения энергоаудита.
Основные задачи энергоаудита:
- независимая оценка фактического состояния энергопользования;
- определение показателей энергетической эффективности;
- выявление причин возникновения потерь топливно-энергетических
ресурсов;
- оценка потенциала энергосбережения;
- разработка мероприятий для реализации выявленного потенциала
энергосбережения с расчетом их стоимостной оценки.
Энергетический аудит здания делится на три части:
1) энергетическое обследование здания;
2) разработка рекомендаций и внедрения энергосберегающих
мероприятий;
3) составление отчета по энергосбережению и энергопаспортизация
здания.
1. Энергетическое обследование заключается в сборе полной информации о здании .
Техническая документация здания (технический паспорт, схемы
теплоснабжения, договора на поставку тепла), данные по потреблению
тепловой энергии зданием, тарифы города где находится здание, анализ
технической документации, выявление деформаций, дефектов и повреждений;
Визуальное обследование ограждающих конструкций, кровли,
подвального помещения, разводки трубопровода отопления, замеры площадей
окон, теплового узла (замер характеристик ТУ: давление, температура),
проведение тепловизионных снимков фасада, кровельного перекрытия,
тепловых пунктов и угловых квартир здания.

Разработка рекомендаций и внедрения энергосберегающих

мероприятий. На этом этапе необходимо:
1) определить техническую суть предлагаемых усовершенствований и
источники получения экономии ТЭР;
2) определить приоритет внедрения предлагаемых усовершенствований;
3) определить все возможности уменьшения расходов, которые могут
быть осуществлены силами самого заказчика;
4) рассчитать потенциальную годовую экономию в физическом и
стоимостном выражениях;
5) определить перечень оборудования, необходимого для реализации
рекомендаций, оценить его стоимость с учетом доставки, монтажа и ввода в
эксплуатацию;
6) определить возможные экологические и другие эффекты от внедрения
рекомендаций, которые влияют на реальную экономическую эффективность;
7) оценить общий экономический эффект с учетом всех упомянутых
выше особенностей.
3. Составление отчета по энергосбережению и энергопаспортизация
включает в себя индивидуальную подборку и расчет мероприятий по
энергосбережению и определение класса энергоэффективности здания. Отчет
по энергоаудиту содержит: перечень и описание мероприятий по повышению
энергоэффективности, экономические показатели энергетических
мероприятий: инвестиции, срок окупаемости, процент экономии,
рентабельность.
Энергоаудит дает обзор технического состояния здания, позволяет
получить достоверные данные об эффективности жилого здания,
использованные при строительстве материалов и технологий, а также даёт
возможность оценить, насколько здание соответствует действующим в данной
сфере нормам и стандартами. В процессе энергоаудита можно выявить
приоритетные работы по реновации дома и сделать расчеты по их
окупаемости. В целом, энергоаудит можно рассматривать как часть
экспертизы здания, целью которой является выяснить техническое состояние
дома и эффективность потребления домом энергии. На основании отчета по
энергоаудита составляется записка об энергетической эффективности здания,
выписывается энергетический сертификат или присваивается дому
соответствующий класс энергопотребления [23].
Различные модели энергоаудита могут быть разделены на два основных
типа в соответствии со своими задачами:
1) диагностические модели аудита;
2) аналитические модели.
В пределах каждого из двух типов существует ряд моделей,
различающихся предметом и степенью детальности энергоаудита. На
практике может быть подобрана конкретная модель энергоаудита, наилучшим
образом отвечающая потребностям ситуации.
Существует определенная методика проведения энергоаудита,
разработанная, внутри страны согласно строительным нормам и п равилам,
которая позволяет выявить потенциал энергосбережения в жилом здании и
повысить энергоэффективность. До недавнего времени в Республике
Казахстан был разработан первый национальный стандарт проведения
энергоаудита, содержащий, в частности:
- методику проведения энергетической диагностики;
- общие задачи, а также принципы энергоаудита, в том числе
объективность, независимость и прозрачность;
- рекомендации по обеспечению высокого качества аудита.
С точки зрения энергоаудитора, преимуществом использования
стандартов является то, что они предлагают определенную методологию
проведения энергоаудита, создают основу для ведения диалога, позволяют
экономить время и содержат образцы итоговой документации (списки
оборудования, энергетические балансы, план мониторинга и т.д.).
Особой разновидностью энергоаудита является инвестиционный аудит,
целью которого является оценка предлагаемых вариантов инвестиций в
повышение энергоэффективности. Одной из важнейших особенностей этого
вида энергоаудита является оценка погрешностей прогнозов
энергосбережения в результате предлагаемых инвестиций. Если по
результатам проведения энергоаудита предполагается инвестировать крупную
сумму в повышение энергоэффективности, то необходимо учитывать все
риски, относящиеся к ожидаемым объемам энергосбережения, а также методы
минимизации этих рисков (риски могут быть связаны, например, с
погрешностями вычислений и различными факторами неопределенности).
Диагностические модели энергоаудита
Основной целью этого типа энергоаудита является выявление областей,
в которых существует (или может существовать) потенциал
энергосбережения, а также предложение наиболее очевидных мер по
энергосбережению. Задачи такого вида энергоаудита не включают подробного
анализа возможного экономического эффекта, а также тщательной проработки
предлагаемых мер. Поэтому перед принятием любых действий по итогам
энергоаудита данного типа необходим дополнительный анализ этих действий.
Энергоаудит диагностического типа является оптимальным выбором в
условиях, когда необходимо провести обследование и анализ крупного жилого
строения за короткий промежуток времени. Как правило, энергоаудит такого
типа не требует значительных финансовых и временных затрат. Возможно,
диагностический энергоаудит сам по себе не принесет значительной отдачи
заказчику, поскольку по его итогам не будет предложено проработанного
плана мероприятий, но, как правило, такой энергоаудит позволяет наметить
ключевые области для дальнейшего исследования. Существует две основных
разновидности диагностических энергоаудитов, которые рассматриваются
ниже:
1) обзорный энергоаудит;
2) предварительный энергоаудит.

Обзорный энергоаудит
Обзорный энергоаудит уместен в малых и средних жилых строениях, где
система теплоснабжения не отличается высокой сложностью с точки зрения
потоков первичной и вторичной энергии, взаимосвязи процессов,
возможностей рекуперации низко потенциального тепла и т.д.
Результатами обзорного энергоаудита являются общий обзор
энергопотребления объекта, а также рекомендации по наиболее очевидным
мерам энергосбережения и областям, требующим дополнительного
исследования (организации проведения дополнительного энергоаудита
«второго уровня»).

Предварительный энергоаудит
Диагностический энергоаудит, выполняемый в крупных жилых
строениях, часто называют предварительным энергоаудитом или
предварительной оценкой. Хотя основные цели предварительного и обзорного
энергоаудита совпадают, масштаб, и характер жилого строения требует
применения иных подходов.
Основная работа в рамках предварительного энергоаудита
сосредоточена на получении четкой картины энергопотребления в здании в
настоящий момент, а также определении областей, в которых имеет место
значительное энергопотребление. По результатам энергоаудита этого типа
могут также предлагаться возможные меры по энергосбережению и
отмечаться области, в которых целесообразно проведение более детальных
аудитов «второго уровня», вместе с приоритетными задачами для этих
аудитов.
Как правило, предварительный энергоаудит выполняется группой
экспертов. При этом успешное его проведение требует более глубокого
понимания, как методик энергоаудита, так и предлагаемых
энергосберегающих мер.

Аналитические модели аудита
Результатом энергоаудита аналитического типа является подробная
спецификация мер по повышению энергоэффективности, дающая клиенту
информацию, достаточную для принятия решений. Энергоаудит этого типа
требует большего объема финансовых затрат и усилий, и занимает больше
времени, однако позволяет выработать конкретные предложения по
энергосбережению. Результаты аудита позволяют энергоаудитору оценить
существующий потенциал энергосбережения и возможные меры, не прибегая
к дополнительным исследованиям.
Существуют две основных разновидности аналитического энергоаудита:
1) выборочный энергоаудит, при котором энергоаудитор имеет
возможность самостоятельно выбирать приоритетные области;
2) целевой энергоаудит, при котором приоритеты определяются
аудитором. Целевой аудит может быть:
- энергоаудитом конкретной системы;
- полным (комплексным) энергоаудитом.

Выборочный энергоаудит
Выборочный энергоаудит сосредоточен на возможностях для
значительного энергосбережения и не уделяет существенного внимания
областям, в которых потенциал энергосбережения невелик. Эта модель
энергоаудита отличается очень высокой экономической эффективностью в
случае привлечения опытных аудиторов, способных правильно определить
приоритетные области. Однако при недостатке квалификации такой аудит
может свестись к «снятию сливок» – анализу наиболее очевидных мер. Всегда
существует риск того, что после выявления нескольких значительных
возможностей для энергосбережения не будет уделено должного внимания
анализу дальнейшего потенциала.....