ПРОЕКТ, РАЗРАБОТАННЫЙ УЧАЩИМИСЯ МОУ «СОШ № 26» Г. БАЛАКОВО САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

«МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ»

Работу выполнили: Жедулов Сергей,

Пахомова Екатерина, Чиричкин Александр,

Очкань Антон, Смирнова Анастасия, Лопакова Наталья, Батушев Егор.

Руководитель: учитель математики Моторина Е.В.

1. Основания для проведения проекта

Указ Президента Российской Федерации от 4 июня 2008 г. № 889       «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики»;

Перечень поручений Президента Российской Федерации по итогам расширенного заседания Президиума Государственного совета Российской Федерации 2 июля 2009 г.;

Федеральный закон от 03.04.1996 № 28-ФЗ «Об энергоснабжении»;

Федеральный закон (проект) «Об энергосбережении и повышении эффективности использования энергии»;

Нормативные акты субъекта РФ;

Нормативные акты муниципального образования.

Цель программы:

1. Разработка комплексной  программы энергосбережения и повышения энергоэффективности муниципальной общеобразовательной школы №26.

Задачи работы:

При разработке комплексной  программы энергосбережения и повышения энергоэффективности муниципальной общеобразовательной школы №26 необходимо решить следующие задачи:

1. Энергетические обследования школы и диагностика потенциала повышения эффективности использования электрической энергии. Оценка нормативных и фактических уровней потребления энергоресурсов школы, выявление основных областей неэффективного использования электроэнергии. Целевой индикатор: Наличие расчета возможной экономии всех видов энергоресурсов при нескольких вариантах реализации мер по энергосебережению.
2. Выявление технических и технологических факторов, мешающих реализации мер по повышению энергоэффективности школы.
3. Определение системы основных технических мероприятий программы повышения энергоэффективности школы, в том числе:

1. Централизованная замена ламп на энергосберегающие;
2. Рационализация расположения источников света в помещениях;
3. Покраска стен отражающей краской, для более эффективного использования естественного освещения;
4. Установка отражающих поверхностей в плафонах ламп;
5. Утепление внешних швов панелей;
6. Ремонт и замена окон и дверей;
7. Закрытие неиспользуемых помещений с отключением отопления;
8. Обеспечение выключения электроприборов из сети при их неиспользовании (вместо перевода в режим ожидания);

4. Оформление программы повышения энергоэффективности  школы на основе технико-экономического анализа системы основных технических мероприятий данной программы и отбора наиболее эффективных мер, позволяющих с минимальными затратами обеспечить целевые показатели повышения уровня энергетической эффективности школы.
5. Обобщение реализации проекта и подготовка рекомендаций по энергоэкономии.

Этапы разработки Программы

        I этап – диагностика текущего состояния энергопотребления в муниципальной общеобразовательной школы №26, существующего технического состояния и уровней эффективности использования энергии.

        II этап – разработка программы повышения энергоэффективности школы.

1. определение перечня индикаторов энергетической эффективности для школы.
2. разработка предложений по реализации конкретных мероприятий по достижению целевых показателей индикаторов энергоэффективности школы.
3. технико-экономический анализ мер и формирование программы повышения энергоэффективности школы.

         III этап – реализация комплекса мер программы повышения энергоэффективности школы.

        IV этап – обобщение результатов реализации программы повышения энергоэффективности школы.

Ожидание результатов проекта:

1. Вовлечение определенного количества школьников, вовлеченных в действия по энергосбережению;
2. Сокращение потребления энергии  в школе;
3. Повышение заинтересованности детей вопросами, связанными с энергозатратностью и энегросбережением муниципальной общеобразовательной школы №26;
4. Повышение уровня информированности участников в определенной области;
5. Получение детьми личного опыта и умения по реализации конкретных практических действий, направленных на экономию электроэнергии.

Описание объекта:

Муниципальная общеобразовательная школа №26 расположена по адресу: г.Балаково, ул.Заречная 45

Техническая характеристика объекта:

Основные показатели расхода энергии:

Актуальность проблемы энергосбережения.

Проблема энергосбережения сегодня актуальна, как никогда. Процессы производства энергии, которую мы потребляем, наносят урон окружающей среде. И этот урон заставляет нас задумываться над возможностью рационального потребления, экономии энергии. В России вся энергия основана на топливе. По расчетам ученых, запасы в природе ископаемых источников энергии (уголь, нефть, газ) практически не возобновляются и в ближайшие 40–100 лет будут исчерпаны. При их сжигании в атмосферу выбрасывается углекислый газ, вызывающий парниковый эффект, изменение климата.

Вторая причина — это комфорт. В панельных домах становится холодно, когда температура ниже –10 °С. 40 % всей энергии в России уходит впустую, мы греем улицу. В наших домах тепловые потери превышают нормы в 3–5 раз. По климатическим условиям затраты топлива как на обеспечение населения теплом, так и на выпуск продукции в России наиболее высоки. Именно повышение эффективности использования энергии, а не наращивание ее производства, стало главным средством преодоления энергетического кризиса.

И, наконец, деньги. Львиная доля расходов бюджета – коммунальные услуги  .Мы сейчас платим за все: и за отопление, и за воду, и за энергию. И в связи с тем, что тарифы постоянно повышаются, необходимо научиться использовать энергию, находящуюся в нашем распоряжении, настолько эффективно, чтобы уменьшить эти расходы.

Как правило, усилия и денежные расходы на энергосбережение в домашнем хозяйстве и на работе не только повышают комфорт и делают условия в помещениях более здоровыми, но и быстро окупаются и приносят выгоду бюджету.

Как отметил Президент Дмитрий Медведев в одном из выступлений, «энергоэффективность – настолько злободневная и в то же время тяжёлая для нас тема, что практически все направления работы по этой теме следует признать весьма и весьма необходимыми… Повышение энергоэффективности – это большая макроэкономическая задача, и ожидаемый эффект от её решения зависит не только от сокращения потребления энергоресурсов, но и от запуска новых инновационных процессов, от внедрения передовых технологических решений.»

Источники:

Ссылка 1

Ссылка 2

Ссылка 3

Мониторинг и анализ энергопотребления МОУ «СОШ №26»

В нашей школе расходуется много электроэнергии. И на это затрачиваются большие средства. Но, учась в школе, мы никогда не задавались вопросом: «Сколько же  электроэнергии  затрачивается в школе?» Поэтому нам стало очень интересно, и мы решили создать рабочую группу и провести исследовательскую работу, результатом которой и будет ответом на волнующий нас вопрос.

 На  I и II этапах мы начали с того,  что провели мониторинговые исследования по  потребление  электроэнергии  школы за 2010 и 2011 года, и за 1 рабочий день.  Проанализировали данные и выдвинули свои предложения по уменьшению затрат на электроэнергию.

 Данные мониторинга мы отобразили в  графиках.

Электропотребление МОУ «СОШ № 26» за 2010 и 2011 года.

По данному графику  можно отметить следующее:

1. Что показатели 2011 года на много превышают показатели 2010 года. Это связанно с тем, что в 2010 году,  из-за холодного климата,  школа была закрыта на карантин. Вследствие чего, в это время в школе тратилось мало электроэнергии.
2. Одним из факторов высокого потребления электроэнергии в 2011 г. -  ранние заморозки. Поэтому так рано по всей школе стали использовать калориферы для обогрева.

В холодное время года особенно важно помнить о сбережении тепла в нашей школе. Ведь когда нам не хватает тепла батарей центрального отопления, кабинеты обогреваются электрическими приборами. И тратим при этом электрическую энергию, которую могли бы и не тратить.

По графику мы видим, что самый высокий пик расхода электроэнергии приходит  на время с 8.00 до 10.00 утра. В это время проходят уроки, требующие использования ИКТ оснащения (т.е. не только рассказа учителя, но и использования интерактивных технологий). Так же в это время в столовой включаются все нагревательные приборы и электрооборудование. Так как оборудование очень старое ( не соответствуют современным нормам)  оно потребляет огромное количество электричества . Из-за того что к школе нельзя подводить газопровод, поэтому приходиться пользоваться  электрическими приборами в частности электроплитами , электрическими духовыми шкафами и.д.р.

В школе была проведена инвентаризация ламп разного типа, и оказалось ламп накаливания 173 штуки мощностью 60Вт каждая. Они в течение года тратят 22732200 Вт, а если установить вместо них энергосберегающие лампы, предлагаемые нашим президентом, то потребляемое электричество составило бы 7577400Вт. В результате экономия 15154800Вт в год или 6646 рублей. При том, что стоимость 173 энергосберегающих ламп 20760 рублей. В результате чистая экономия составит 56082 рублей в год!

Для наглядности приведём таблицу сравнений:                                  

Но в школе также имеются 1601 лампочка ЛБ-40. Но в итоге исследования оказалось менять их на энергосберегающие лампы не стоит.

ЛБ-40        

Рабочее напряжение 220В мощность светового потока 70 лм/Вт цена 25 руб. срок службы 12000 часов

Энергосберегающая лампочка

световой поток 60 лм/Вт напряжение 220В  цена 120руб. Срок службы 8000 часов

Как видно из выше представленного материала, Лб-40, не выгодные абсолютно по всем показателям, нужно заменять на энергосберегающие лампочки.

Замена Ламп ДРЛ в спортзале на энергосберегающие.

Технические характеристики:

Таблица соответствия энергосберегающих ламп и ламп накаливания

В свете вышеизложенных таблиц делаем вывод, что установка энергосберегающих ламп большой мощности сократит потребляемое количество электричества в 5 раз!

В результате несложных вычислений получаем: экономию в электричестве на 24000 КВт в размере 54720 руб. (1КВт = 2,28 руб.) за 40000 часов работы.

Для уменьшения потери световых потоков в помещении школы следует установить как можно больше светоотражающих предметов и выкрасить стены в светлые тона.

В качестве дополнительного источника энергии можно установить на крышу здания солнечные батареи.

Система энергосбережения

В настоящее время основным источником электроэнергии является централизованная сеть. Сейчас стоимость электроэнергии, получаемой из сети, для потребителя меньше, чем солнечной энергии от собственной солнечной электроустановки. Но тенденция такова, что стоимость электроэнергии из сети растет, а стоимость электроустановок падает и в недалеком будущем автономные солнечные электроустановки и выработка электроэнергии с их помощью будет дешевле (очень похоже на развитие компьютерной техники). Потому перспективно, наряду с использованием электросети, предусматривать автономные электроустановки, включающие солнечные электроустановки, электроагрегаты.

ОКНА

По оценкам специалистов, 40 % потерь тепла происходит через окна. Своими усилиями мы не может качественно утеплить окна, т.к. не хватает средств и возможностей.  Замена на современные стеклопакеты может повысить температуру в помещении на 4-5 °С. И, возможно, работа электрообогревательных приборов будет не нужна или сокращена до минимума. Но это требует больших затрат.

Когда за окном холодно, тепло в школе, обеспечивается с помощью отопления. В основном в кабинетах нашей школы  стоят системы водяного теплоснабжения с радиаторами или конвекторами или, проще говоря, обычные батареи. В идеале отопительные приборы должны обладать хорошей теплоотдачей. Наша школа нуждается в замене отопительной системе (т.к. устарела и плохо отапливает кабинеты). 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ

В связи с  модернизацией общества государство ставит перед школой задачу – обеспечить образовательный процесс новейшими технологиями ( т.е это интерактивные доски, компьютеры, медиапроекторы и.т.д.)

В 2011 году школа приобрела некое количество новой техники, что так же подействовало на увеличение расхода электроэнергии, как за год, так и за  1 рабочий  день.

Это хорошо видно на 2 графике. Где показан расход  электроэнергии  с 8.00 – 18.00.

Мнения независимых экспертов:

Мнение независимого эксперта-инженера  Лелюха Артема Алексадровича.

Общая концепция здания школы, использующей энергосберегающие технологии.

Потребление энергии можно разделить на три вида:

1. Потребление электрической энергии

2. Потребление тепловой энергии

3. Потребление газа

 Потребление электроэнергии

 Основные потребители: система вентиляции, освещение, холодильные машины (для кондиционирования), насосы системы отопления и холодоснабжения, электроприборы (компьютеры и т.д.)

Вентиляция - один из основных потребляющих элементов. В среднестатистическом здании примерно около 50% энергии уходит на работу системы вентиляции. Сейчас принято использовать дешевые системы, подающий воздух из расчета 60м3/ч на человека. Но, иногда помещения (классы) не заняты, иногда столько воздуха не требуется, а система все равно работает. Поэтому, сейчас разработаны системы, которые подают ровно столько воздуха, сколько требуется для создания комфортной атмосферы в каждом помещении. Для этого в помещении ставится датчик СО2 который управляет клапаном на приточном воздуховоде. Если уровень СО2 превышает норму, то клапан открывается, если ниже нормы, то подача свежего воздуха уменьшается. Подобная система требует сложной автоматики (вентиляторы запитываются через инверторные двигатели, которые позволяют плавно менять частоту вращения вентилятора по сигналам от датчиков). Инверторный привод позволяет значительно экономить электроэнергию.

Для экономии тепловой энергии в системах вентиляции ставят рекуператоры (аппараты, подогревающие приточный воздух зимой за счет теплого вытяжного воздуха). В системах с рекуперацией расход тепла на нагрев приточного воздуха зимой составляет в 5 раз ниже, чем в простых системах. В Швеции например законодательно запрещено использование систем без рекуперации.

Далее - снижение потерь в системе вентиляции (увеличение сечения установок) приводит к резкому уменьшению потребления энергии. Для оценки качества вентустановок есть сертификация Eurovent (Евровент). при помощи созданных стандартов установкам присваивается класс энергоэффективности (от А до Е). Здания, претендующие на высокий уровень энергоэффективности должны использовать вентустановки класса А или B.

В помещения надо не только подавать свежий воздух, но и поддерживать комфортные условия по температуре и влажности. Для этого существует система кондиционирования. На больших зданиях применяют системы “чиллер-фанкойлы”. Чиллер - это холодильная машина, охлаждающая поток воды (примерно до 7 градусов), которая потом подается на охладители приточных установок и внутренние доводчики (фанкойлы). Холодильная машина - тоже существенная статья расхода электроэнергии. Для них так же существует классификация и присваиваются классы энергоэффективности. Надо выбирать машины только класса А. Показателем качества холодильной машины является холодильный коэффициент, который показывает сколько киловатт холода можно получить с одного киловатта подведенной электрической мощности. Для разных типов холодильных машин коэффициент колеблется от 2 до 9 (т.е. у хороших чиллеров с 1-го киловатта подведенного электричества можно получить 9 киловатт холода). С физикой тут все в порядке, не путать с КПД .

Тепловая энергия

Зимой здание надо отапливать. Сейчас в основном здания отапливаются от бойлеров (котлов), которые элементарно греют воду, сжигая топливо (газ, солярку). Такой метод не очень эффективен. Сейчас все большее применение находят методы получения горячей воды при помощи т.н. тепловых насосов. Тепловой насос - это та же холодильная машина (чиллер), которая работает по реверсивному циклу, в результате чего получается теплая вода (45-50 градусов). Аналог - кондиционер работающий на тепло. В тепловом насосе с 1 киловатта подведенного электричества можно получить 3-8 кВт тепла! Однако работа таких машин в условиях суровых зим сопряжена с трудностями, поэтому в России чаще проектируют комбинированные системы, когда до -20 градусов работает тепловой насос, а ниже подключается обычный бойлер. Применение тепловых насосов позволяет резко сократить потребление энергии!

Горячее водоснабжение. Даже летом нам требуется горячая вода, для санитарных нужд - ГВС Т.е. получается, что чиллер производит холод на систему кондиционирования, при этом потребляя электричество и отводя тепло в атмосферу (в больших количествах). Эту отводимую теплоту можно использовать полезно, нагревая воду для ГВС летом. Для этого чиллер должен быть оснащен специальным аппаратом - водяным конденсатором.

Улучшение теплоизоляции стен зданий и окон позволяет уменьшить расход тепла на отопление зимой и расход электричества на охлаждение летом.

Потребление газа  (основной потребитель газа - бойлер зимой, см. выше).

Автономная система производства электроэнергии, тепла и холода - система тригенерации!

Наиболее энергоэффективным решением в данный момент являются системы тригенерации. Система состоит из генератора электричества (газопоршневого или газотурбинного), который сжигает газ, а вращающийся вал крутит генератор. Эффективнее газопоршневой. Генератор надо охлаждать - соответственно с рубашки охлаждения поступает вода с температурой порядка 105 градусов, которая используется на отопление и ГВС. Эта же горячая вода летом может идти на абсорбционный чиллер, который запитываясь от источника тепла дает холодную воду. Генерируемое электричество идет на освещение и на вентиляцию. Зимой от электричества можно запитать тепловой насос для нужд отопления. В итоге, в такой системе почти никакой ресурс не выбрасывается бесполезно, а используется в здании. Эффективность таких систем на порядок выше принятых в данное время.

Сертификация LEED (Leadership in Energy Efficient Design).

Система автоматики

Важной частью сложных энергоэффективных систем является система автоматики, которая увязывает все элементы инженерных систем здания в одну сеть. Такие системы называются системами диспетчеризации. Оператору доступны все сведения о параметрах системы - температуры воды во всех точках, статус работы всех элементов (вкючен, выключен, остановлен по аварии и т.д.). Оператор может дистанционно управлять всеми элементами, а так же смотреть графики параметров работы по времени. Сложная автоматика позволяет тоже экономить электроэнергию. Например, задавая расписание работы учреждения по времени система может автоматически выключать вентиляцию в выходные и праздничные дни, загрублять уставки по температуре ночью и в выходные и т.д. (т.е. если обычно поддерживается 20 градусов в помещениях школы, то ночью летом будет 25, а зимой 15. Потом за час до прихода людей система опять выводит параметры воздуха на комфортные 20 градусов).

Мнение независимого эксперта - главного энергетика МУП «Водоканал».

1. Экономия электроэнергии при использовании отопительной энергии.

  В связи с длительным использованием отопительных приборов в помещениях школы необходимо:

2. промыть систему отопления от солевых отложений;
3. проверить работу запорной арматуры на приборах отопления;
4. выполнить окраску приборов отопления светоотражающей краской.

При эксплуатации системы отопления в помещениях школы должны быть установлены датчики температур, то есть контроль за состоянием температуры в соответствующих помещениях школы.  Поэтому,  общеобменная вентиляция должно соответствовать всем требованиям СИПи.

Расход электрической энергии в школе зависит от следующих причин:

1. частоты оконных проемов;
2. количества  включенных электроприемников;
3. качества работы источников света.

Мероприятия по снижению потерь тепловой энергии.

1. Утеплить оконные проемы и двери.

Проложить уплотнения  в оконных проемах или проклеить все оконные стыки.

Дверные проемы – качественно подогнать места соприкосновения дверей

Установить доводчики дверей.

2. Промыть отопительные приборы и систему отопления.

Установить краны на отопительные приборы для регулирования расходов отопительной воды (температуру).

3. Установить прибор расхода отопительной воды на здание школы.
4. Проверить работу систему общеобменной вентиляции помещений (при необходимости можно прикрывать), тем самым контролировать утечку горячего воздуха из помещений.

Заключение

Таким образом, мы разработали комплексную  программу энергосбережения и повышения энергоэффективности муниципальной общеобразовательной школы №26.

1. Мы выявили, что одни из методов экономии электроэнергии является замена ламп на энергосберегающие.
2. Также необходима замена отопительной системы, так как устарела и плохо отапливает кабинеты.
3. Утепление оконных проемов и дверей.

4. Установка отражающих поверхностей на плафонах светильников.
5. Замена  лопнувших стекол в окнах.
6.  Замена штапиков на оконных рамах.
7. Кроме того, мы предлагаем покрасить стены  в светлые тона и использовать светоотражающую краску.
8. Покрыть батареи отражающей пленкой и установить отражающие экраны  позади радиаторов.
9. Также мы предлагаем заменить окна и двери.
10. заделать швы между проемами окон и между блоками школы.
11. Самым эффективным способом является возведение технических этажей под крышей.
12. Закрытие неиспользуемых помещений с отключением отопления;
13. Обеспечение выключения электроприборов из сети при их неиспользовании (вместо перевода в режим ожидания);