7.3 Методы расчёта потребности в энергии

Для расчёта потребности в тех или иных энергоносителях (тепле, топливе, сжатом или кондиционированном воздухе и др.) необходимо иметь нормы удельных расходов на производство единицы выпускаемой при их использовании продукции, а также объёмы выпуска этой продукции за расчётный период (напр. за год).

Расчёт потребности в энергии ведётся по следующим формулам:

, кВт·ч/год, (7.3)

, ГДж/год, (7.4)

, т.у.т./год, (7.5)

, тыс. м³/год, (7.6)

где - потребное количество соответственно энергии, тепла, топлива, сжатого воздуха на год;

- удельные расходы электроэнергии тепла, топлива, сжатого воздуха на единицу продукции;

- объём производства продукции, для изготовления которой определяется расход энергоносителей.

Единицей измерения объёма производства продукции могут быть натуральные единицы (тонны, штуки и др.), денежные (рубли) и условные единицы (условный машинокомплект, условная тонна поковок, условная тонна пряжи и т.д.)

Величина удельных расходов энергии на единицу производимой продукции динамична во времени, зависит от ассортимента, номенклатуры выпускаемой продукции, типа производства, совершенства технологического оборудования, степени его использования, его совершенства, прогрессивности технологических процессов, степени механизации труда и автоматизации процессов и др.

Для характеристики энергопотребления промышленных предприятий и районов важное значение имеют величины максимальных нагрузок, суточные режимы потребления за характерные дни различных сезонов, годовой график месячных максимумов.

Максимальная суточная нагрузка группы однотипных потребителей тепла определяется их максимальными мощностями и коэффициентом спроса :

, ГДж/ч (7.7)

Коэффициент спроса данного i-го потребителя или группы однотипных определяется по формуле:

(7.8)

где -коэффициент загрузки, характеризующий величину максимальной нагрузки потребителя, отнесённую к его максимальной мощности ( );

- коэффициент одновременности, равный доле потребителей данной группы, одновременно находящихся в работе.

Для нагревательных, поверхностных и смешивающих аппаратов с непрерывным режимом работы величину принимают равной 0,75÷0,8, а для периодически работающих агрегатов (насосы, кузнечные прессы, молоты и др.) принимают в пределах 0,6÷0,7.

Суточный график тепловой нагрузки зависит от технологических режимов производственных процессов, сменности, сезона года.

Нагрузка отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха может быть неизменной в течение суток или снижается в нерабочие часы.

Нагрузка горячего водоснабжения меняется по часам суток в соответствии с бытовыми нагрузками, нагрузками предприятий общественного питания и др.

Конфигурация суточного графика тепловой нагрузки характеризуется минимальной , средней , максимальной нагрузками и их соотношениями.

Важной характеристикой суточного графика, отражающей объём теплопотребления, является коэффициент заполнения суточного графика нагрузки ( ), который определяется как отношение среднесуточной нагрузки к максимальной.

Отношение минимальной суточной нагрузки к максимальной суточной представляет собой коэффициент минимальной нагрузки (r_min).

Суточный график тепловой нагрузки может быть разделен на три части: пиковую, полупиковую и базисную. К пиковой нагрузке относится часть суточного графика нагрузки, находящаяся между горизонтальными линиями, проведенными через максимальную и среднюю нагрузки. Полупиковая находится между горизонтальными прямыми, проходящими через линии, проходящей через минимальную, а часть суточного графика находящаяся ниже линии, проходящей через минимальную нагрузку, относится к базисной.

Коэффициент заполнения пиковой и полупиковой частей суточного графика тепловой нагрузки определяется следующей формулой:

или . (7.9)

В течение года технологическое теплопотребление меняется главным образом за счет внутригодового прироста тепловой нагрузки, изменения потерь в окружающую среду, расходов тепла на разогревы агрегатов после холодных простоев, остановок в ремонт.

На рисунке 7.1. показан годовой график месячного теплопотребления конкретного предприятия.

Годовые графики отопительно-вентиляционной нагрузки и нагрузки кондиционирования воздуха существенно меняются по месяцам.

Суточные и годовые графики нагрузки конкретного района теплоснабжения получают путем суммирования характерных суточных графиков нагрузки отдельных потребителей тепла в данном районе.

По этим характерным суточным графикам для конкретного потребителя можно определить месячную потребность для данного потребителя, а затем и годовую потребность в тепле.

Аналогично осуществляется построение графиков нагрузки для сжатого воздуха.

Рис. 7.1. Годовой график месячного теплопотребления предприятия

График суточного потребления сжатого воздуха машиностроительным предприятием представлен на рис. 7.2.

Годовой максимум тепловой нагрузки Q_max определяется отношением суммарной годовой потребности тепла Q_год к годовому числу часов использования максимальной нагрузки (h_max):

, ГДж/ч. (7.10)

Величина h_max показывает, за какое число часов была бы использована вся годовая потребность в тепле, если бы нагрузка поддерживалась максимальной.

Рис. 7.2.