بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بهینه سازی مصرف انرژی ساختمان شرکت توزیع برق تهران بزرگ به کمک ممیزی انرژی
چکیده
نظر به اتمام منابع طبیعی انرژی که در طول حیات این نسل از بشر رو به اتمام خواهد گذاشت ونظر به هزینه های بالای استفاده از پتانسیل انرژیهای تجدید پذیر نیاز است که انرژیهای مشترکین به طور قابل توجهی کنترل گردد. در این خصوص انرژیهای مصرفی توسط ساختمانهای ادارای از سهم قابل توجهی برخوردارند.ساعات اوج مصرف برای ادارات از ساعات 11 الی 15 تعیین شده و قیمت برق در این ساعات 2/5 برابر محاسبه میشود. دستگاههای دولتی باید به منظور کاهش هزینههای خود به موضوعاتی از قبیل ممیزی انرژی-هوشمند سازی ساختمانها جهت حداقل نمودن مصارف انرژی حساسیت بیشتری نشان دهند. در این مقاله روشهای محاسباتی، اجرای طرح و راهکارهای کاهش مصرف به کمک ممیزی انرژی در ساختمان شرکت توزیع برق تهران نشان داده شده است. جهت مشخص شدنوضعی ت مصرف، از روش روز - درجه و تحلیلهای آماری استفاده شده است. فرصتهای صرفهجویی انرژی در دو محور معماری و تأسیسات ساختمان بررسی شده و برای هر یک میزان صرفهجویی محاسبه گردید. نتایج نشان میدهد سرورهای کامپیوتری موجود در این ساختمان بار پایه بوده و هر گونه تغییر در وضعیت مصرف انرژی این تجهیزات، بر روی مصارف ساختمان بسیار تأثیر خواهد گذاشت.
کلمات کلیدی:
ممیزی انرژی- روش روز درجه – بارپایه – فرصتهای صرفهجویی انرژی
1 مقدمه
ممیزی انرژی به مجموعهای از اقدامات جهت شناسایی و تعیین وضعی ت موجود مصرف انرژی ساختمان، و ارائهی راهکارهای مختلف جهت قرارگیری مصارفدر وضعی ت بهینه اطلاق میگردد. هدف از ممیزی انرژی ساختمان، شناسایی امکانات موجود ساختمان، تعیین گلوگاههای مصرف انرژی، تعیین روشهای ممکن جهت کاهش مصرف انرژی، تعیین تأثیرپذیری هر یک از روش-ها بر دیگری و در نهایت تصمیمگیری و سرمایهگذاری است .[1] این فرآیند شامل چهار مرحله است:
R R.جمع آوری اطلاعات اولیهی: در این مرحله دادههای هواشناسی، قبوض مصرفی سه سال گذشته جمع آوری شده و با بازرسی دقیق از وضعیت معماری ساختمان، تجهیزات مصرف کننده و اندازهگیری شدت روشنایی سعی بر ارزیابی ابتدایی از وضعی ت مصارف ساختمان داریم.
R R.2مدل پایه مصرفی انرژی: به کمک این مدل تناسب مصارف حرارتی و برودتی ساختمان با بار گرمایشی و سرمایشی تعیین می-شود.
R R.3اندازهگیری روزانه و تشخیص بارهای پایه: پروفیل انرژی مصرفی روزانهی ساختمان بدست آمده و سهم هر مؤلفه ی بار از کل مصرف و بارهای پایه (مصارف شبانهروزی) تعیین میگردد.
R R.4بررسی فرصتهای صرفهجویی انرژی: در این مرحله با توجه به سهم هر مؤلفهی بار و پتانسیلهای موجود راهکارهای مفید جهت بهینهسازی مصارف ارائه میگردد.
در ادامه به تشریح فرآیند ممیزی انرژی ساختمان شرکت توزیع برق تهران میپردازیم.
2 بازدید از ساختمان
زیر بنای ساختمان 6750 متر مربع بوده و معماری داخلی تمامی طبقات به جز زیر زمین مشابه همدیگر است. پنجره هـا در بالهای شمالیجنوبی و شرقیغربی ساختمان قرار گرفتهاند. لیست تمام تجهیزات مصرفی جمـع آوری و مـدت زمـان مصـرفی آن تخمین زده شد. پس از بررسیهای بعمل آمده مشخص شد که ظرفیت تجهیزات حرارتی و برودتی متناسب با ابعاد اتاق ها انتخاب نشده و در مکانهای نامناسب قرار دارند. شدت روشنایی اتاق ها استاندارد نیست.
3 مدل پایه مصرف انرژی
روز-درجهP1P0F ، نیاز به گرمایش و سرمایش توسط جمع یا تفریق دمای متوسط روزانه از یک دمای آستانهیمشخّص در یک زمان معی ن از سال است. دمای آستانه بر اساس یک قانون کلی در محدودهی 19 تا 20 درجهی سانتیگراد پیشنهاد میشود .[1] به منظور تقریب میزان سرمایش و گرمایش مورد نیاز در یک دورهی مشخّص n روزه معادلهی 1 و 2 استفاده میشود:
که در این معادلات CDD و HDD مقدار سرمایش و گرمایش مورد نیاز و T دمای متوسط روزانه است. دماهای آستانهی θR1R
ﻭ θR2R برای ایران 24 و 18 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است .[2]
ضریب بار ساختمان BLC که شامل تأثیر هر دو تلفات حرارتی انتقالی و نفوذی است، به صورت معادلهی 4 تعریف میشود.
که در آن R URjRR(W/mP2P.K)ضریب انتقال حرارتی در اجزای ساختمان که طبق مبحث 19 در نظر گرفته میشود، ARjR(mP2P) مساحت اجزای ساختمان، n نرخ تخلیهی هوا، و V(mP3P) حجم ساختمان است. بار گرمایشی (QRHR) و سرمایشی (QRCR) به شکل معادله 5 و 6 تخمین زده می شود 2]و.[3
انرژی مصرفی تجهیزات حرارتی و برودتی ساختمان با فرض راندمان ثابت عبارتست از:
که در آن ERCR و ERHR انرژی روزانه مصرفی تجهیزات حرارتی و برودتی، BLC ضریب بار ساختمان، HDD(T) و CDD(T) روز درجهی گرمایش و سرمایش در دمای متوسط روزانهی T و R ηRHوRηRCR R راندمان تجهیزات حرارتی و برودتی مورد استفاده در ساختمان است .[2]
4 آنالیز مصارف انرژی به کمک مدل پایه و روش CUSUM1F2
در شکل 1 نمودار مدل پایه سال 1390 رسم شده است. انرژی مورد نیاز ساختمان با مصارف اختلاف دارد. این تفاوت به دو علت است:
1. خطا در محاسبات روش روزدرجه:- در واقعی ت از تجهیزات حرارتی و برودتی 24 ساعت شبانه روز استفاده نمیشود. در محاسبهی ضریب بار ساختمان کل سطوحی که نیاز به تغییر دما دارند محاسبه شده است ( ARjR) در صورتی که در همهی این سطوح انتقال انرژی رخ نمیدهد و در نهایت خطا در تقریب زدن راندمان تجهیزات برودتی و حرارتی است.
2. متناسب نبودن مصارف انرژی با روز-درجه: جهت تحلیل از روش CUSUM استفاده میکنیم. در این روش ابتدا مصارف برق و گاز هر سال متناسب با روز-درجه به کمک رگرسیون خطی پیش بینی میشود. سپس اختلاف مصارف از مصارف پیشبینی شده بدست آمده و انحراف کلی تجمعی برای هر ماه بر روی نمودار ترسیم میشود .[4] شکل 2، CUSUM مصرف برق و گاز سال-های 88، 89 و 90 را نشان میدهد.
نمودارهای CUSUM نشان میدهند که مصرف برق و گاز بیشتر یا کمتر از مقدار پایه مورد نیاز بوده و متناسب با تغییرات روز درجه نیست. انحراف در بعضی از ماهها بسیار زیاد است.
5 تفکیک مصارف و شناسایی بارهای پایه
مصرف روزانهی برق و گاز در تابستان و زمستان توسط دستگاه دیتالاگر ثبت شد و با تقریب مدت زمان مصرف هر تجهیز، سهم هر مؤلفهی بار مشخص گردید.
شکل 3 مصرف روزانهی برق را نشان میدهد. نمودار مصرف جمعه نشان می دهد که بار پایه مصرف برق حدود 75 کیلوات ساعت است. در ساعت 8 صبح همزمان با شروع کار اداره، مصارف افزایش مییابد و در ساعت 15 همزمان با تعطیلی بخشهای اداری، مصرف برق کاهش یافته و فقط مصرف بخشهای شبانه روزی (اتفاقات) در مدار بوده که به مصرف پایه افزوده میشود. مصرف برق در تابستان از زمستان به دلیل استفاده از کولرهای گازی حدود 280 کیلووات ساعت در روز بیشتر است. پیک مصرف برق زمستان در ساعت 14 به دلیل اضافه شدن مصارف روشنایی و تابستان در ساعت 13 به دلیل مصرف کولرهای گازی است.
شکل 4 سهم هر مؤلفهی بار را از کل مصرف روزانه برق نشان میدهد. % 4 از مصرف بار پایه مربوط به هواساز و 96 درصد مربوط به سرورهاست. بیشترین مصرف مربوط به بار پایه، فنکوئل، کامپیوتر و مصرف روشنایی است.
