Eficienta energetica. Culegere de probleme.
![](https://www.agir.ro/pictures/img_prima_carte/358_123794_1.jpg)
Autor: Cristina Efremov | Vasile Leu
Editura: A.G.I.R.
Seria: Exercitii si probleme
Format: 14,5x20,5 cm
Nr. pagini: 196
Coperta: brosata
ISBN: 978-973-720-841-5
Anul aparitiei: 2021
PREFATA
Culegerea de probleme este o parte integranta a complexului educational si metodologic pentru solutionarea problemelor practice ale implementarii politicii de stat in domeniul conservarii energiei si al eficientei energetice.
Astazi, sporirea eficientei energetice reprezinta o prioritate funda¬mentala a politicii energetice nationale datorita contributiei majore pe care o are la realizarea sigurantei alimentarii, dezvoltarii sustenabile si competitivitatii la economisirea resurselor energetice primare, precum si la reducerea emisiilor de gaze cu efect de sera.
In acest context sunt propuse sarcini teoretice si practice in domeniul conservarii energiei prin cresterea eficientei energetice in instalatiile de inginerie electrica si termica la intreprinderile industriale si in sectorul rezidential.
Problemele rezolvate, cat si cele propuse, au in general un caracter tehnic si urmaresc sa contribuie la pregatirea stiintifica de cercetare a studentilor si le ofera exemple concrete de calcul ajustate conditiilor Republicii Moldova.
Lucrarea este astfel elaborata incat sa contribuie la pregatirea unitara, de nivel ridicat a studentilor, masteranzilor la disciplina „Eficienta Energetica” si sa fie utila specialistilor, care au preocupari in cercetarea, proiectarea sau exploatarea masinilor, instalatiilor si utilajelor termice industriale.
Culegerea de probleme este destinata si studentilor, maste-ranzilor, precum si reprezentantilor organizatiilor si institutiilor din sectorul public responsabile de conservarea energiei si eficienta energetica.
Lect. univ. Cristina Efremov
Lect. univ. dr. ing. Vasile Leu
CUPRINS
Lista abrevierilor 13
Simboluri, terminologie si unitati de masura 14
Introducere 17
1. PERFORMANTA ENERGETICA A CLADIRILOR SI INTOCMIREA CERTIFICATULUI ENERGETIC 19
1.1. Instalarea perdelelor din folie PVC in spatiul interior al ramelor ferestrelor 19
1.2. Imbunatatirea proprietatilor de protectie termica a cladirii (acoperisului) 22
1.3. Calculul eficientei energetice a unei cladiri rezidentiale (detaliat) 27
1.4. Intocmirea Certificatului Energetic al blocului locativ din mun. Chisinau, strada D. Cantemir 1 conform Metodologiei de calcul al performantei energetice a cladirilor (exemplu) 43
1.5. Intocmirea Certificatului Energetic al gradinitei din mun. Chisinau, strada Mircea cel Batran conform Metodologiei de calcul al performantei energetice a cladirilor (exemplu) 46
2. SPORIREA PERFORMANTEI SISTEMELOR DE INCALZIRE SI DE ALIMENTARE CU APA CALDA MENAJERA 49
2.1. Exemplu de calcul al pierderilor de energie termica cu scurgeri si consum neinregistrat de apa calda conform CP G.04.11:2017 49
2.2. Calculul cantitatii specifice de energie termica necesara pentru a incalzi 1 m3 de apa rece conform CP G.04.11:2017 52
2.3. Calculul pierderilor de energie termica ale conductelor sistemului existent ACM conform CP G.04.11:2017 55
2.4. Descrierea principalelor scheme la conectarea sistemelor de incalzire ale consumatorilor la retelele termice in concordanta cu relieful deluros al municipiului Chisinau 62
2.5. Izolatia termica (restabilirea izolatiei termice) a conductelor interne ale sistemelor de incalzire si alimentare cu apa calda menajera (ACM) in subsoluri si mansarde neincalzite 64
2.6. Organizarea punctului termic individual 70
2.7. Utilizarea robinetelor senzor automate 75
2.8. Calculul eficientei economice a sistemului de alimentare cu apa calda menajera utilizand un colector solar plat 78
3. SPORIREA PERFORMANTEI SISTEMELOR DE VENTILARE-CLIMATIZARE 80
3.1. Metodologia de calcul a dimensiunilor de gabarit ale recuperatorului 80
3.2. Calculul eficientii recuperarii caldurii 82
3.3. Calculul sistemului de ventilatie refulare - aspirare cu recuperarea si recircularea caldurii 84
3.4. Determinarea si evaluarea performantei energetice a sistemului de climatizare 87
4. PERFORMANTA PROCESELOR SI A INSTALATIILOR DE TRANSFER DE CALDURA LA INTREPRINDERI 92
4.1. Calculul cazanului recuperator de caldura reziduala 92
4.2. Calculul economiilor de combustibil gazos 94
4.3. Calculul racitorului de condens 96
4.4. Calculul racirii „adanci” a produselor de ardere intr-o instalatie de cazan cu tiraj natural 98
4.5. Calculul economiilor de combustibil prin reducerea temperaturii gazelor de ardere 101
4.6. Calculul pierderilor de energie la laminarea aburului 106
5. EFICIENTA FOLOSIRII ENERGIEI ELECTRICE IN INDUSTRIE 108
5.1. Motoare electrice 108
5.2. Economie de energie electrica datorate utilizarii motoarelor cu un randament mai mare 109
5.3. Instalarea unei unitati de frecventa variabila sau VFD 111
5.4. Inlocuirea lampilor cu incandescenta, a lampilor fluorescente, a lampilor cu mercur de inalta presiune tip DRL cu cele mai eficiente 120
5.5. Reducerea pierderilor de energie electrica in timpul compensarii puterii reactive 123
6. EFICIENTA ENERGETICA A SISTEMELOR DE ALIMENTARE CU AER COMPRIMAT 126
6.1. Determinarea debitului volumic si masic furnizat de compresor, puterea teoretica consumata si puterea motorului electric de antrenare 126
6.2. Determinarea puterii indicate consumate de compresor, exponentul politropic mediu al procesului de comprimare si puterea teoretica izotermica 129
6.3. Determinarea puterii necesara antrenarii compresorului si suprafata de schimb a aparatului 132
6.4. Determinarea pierderii de presiune pe conducta de transport a aerului 136
6.5. Determinarea puterii teoretice consumata de compresor, a fluxului orar de caldura extras in racitor la presiune constanta si cantitatii de combustibil consumata de motor intr-o ora 137
6.6. Determinarea exponentului politropic al procesului de comprimare, a lucrului mecanic tehnic schimbat cu mediul exterior si a caldurii schimbate cu mediul exterior 139
6.7. Determinarea exponentului politropic al procesului de comprimare, a lucrului mecanic tehnic schimbat cu mediul exterior si a caldurii schimbate cu mediul exterior in timpul procesului 141
7. METODE DE SPORIRE A EFICIENTEI ENERGETICE IN SISTEME DE ALIMENTARE CU ENERGIE: EFICIENTA INSTALATIILOR DE FORTA CU TURBINE CU ABUR 143
7.1. Determinarea frecventei racirii condensatorului 143
7.2. Determinarea sarcinii termice specifice din condensator 143
7.3. Determinarea debitului apei de racire in condensator 144
7.4. Determinarea suprafetei de racire a condensatorului 145
7.5. Determinarea sarcinii specifice a aburului in condensator 145
7.6. Determinarea lungimii totale a condensatorului cu 2 cai 146
8. COGENERAREA CU INSTALATII DE FORTA CU TURBINE CU ABUR 147
8.1. Determinarea puterii turbinei, a randamentului teoretic si al celui real al acesteia 147
8.2. Determinarea pierderii procentuale de putere a instalatiei fata de caracteristicile proiectate 149
8.3. Determinarea puterii teoretice a turbinei si a randamentului teoretic al instalatiei; cantitatii orare de caldura transmise agentului termic 151
8.4. Figurarea procesului din turbina in diagrama h-s si calcularea puterii turbinei 152
8.5. Calculul schemei termice a turbinei K-200-12.8 M3 154
9. COGENERAREA CU INSTALATII DE TURBINE CU GAZE 160
9.1. Determinarea efectului (influentei) temperaturilor Ta si Tc asupra eficientei (randamentului) unei simple turbine cu gaze 160
9.2. Calculul schemei termice a unei simple instalatii de turbine
cu gaze 163
9.3. Determinarea principalelor caracteristici ale unei instalatii de turbine cu gaze cu o crestere a eficientei (randamentului) turbinei si a compresorului 170
9.4. Determinarea presiunii maxime atinse in timpul ciclului si al debitului orar de agent ce strabate ciclul a ITG 172
9.5. Analiza instalatiei de turbina cu gaze ce functioneaza dupa un ciclu cu recuperarea caldurii asupra consumului de combustibil (pentru ca puterea sa ramana neschimbata) 174
10. RETELE TERMICE 177
10.1. Calculul conductei de abur 177
10.2. Calculul pierderilor de combustibil la scurgerea aburului in mediul ambiant 180
10.3. Calculul temperaturii apei din retea in conductele de alimentare si retur ale retelelor termice 181
10.4. Calculul temperaturii apei din retea in conductele de alimentare si retur ale retelelor termice cu reglare calitativa si cantitativa 182
10.5. Calculul tensiunii de tractiune a conductei de la suprapresiunea interna 184
10.6. Calculul fortei axiale care actioneaza pe un suport fix 185
10.7. Determinarea grosimii izolatiei termice 186
11. BILANTURI MATERIALE SI ENERGETICE ALE SISTEMELOR TERMOTEHNOLOGICE 187
11.1. Calculul incalzitorului 187
11.2. Determinarea puterii motorului si a randamentului sau 191
11.3. Diagrama Sankey a bilantului termic 192
Bibliografie 195
INTRODUCERE
Pentru a realiza trecerea la un sistem energetic competitiv, este nevoie de a depasi o serie de provocari, cum ar fi epuizarea continua a resurselor naturale, cresterea consumului de energie si schimbarile climatice.
Pornind de la definitia conform Directivei 2012/27 a Parlamentului si Consiliului Uniunii Europene: „Eficienta energetica”, ceea ce inseamna raportul dintre rezultatul constand in perfor-manta, servicii, bunuri sau energie si energia folosita in acest scop, se constata ca aceasta (EE) este o optiune fara regret pentru Europa, abordata de catre politicile UE pe termen scurt, mediu si lung de dezvoltare. UE are ca scop de a reduce progresiv consumul primar de energie pana in 2030 si 2050.
Dimensiunea legata de eficienta energetica ca fiind una din cele 5 dimensiuni ale Uniunii Energetice considera ca aceasta trebuie tratata ca „o sursa de energie in sine” si incurajeaza statele membre ale UE sa acorde prioritate politicilor in domeniul eficientei energetice pentru a reduce dependenta de importurile de energie, pentru a reduce emisiile si pentru a diminua facturile la energie.
Cu privire la eficienta energetica, trebuie observat ca dispozitiile Directivei privind eficienta energetica pot fi analizate in stransa legatura cu cele ale Directivei privind performanta energetica a cladirilor, ambele avand ca scop final cresterea eficientei energetice, plecand de la particular (eficienta energetica a cladirilor) inspre general (eficienta energetica ca obiectiv de interes general).
Astfel, ideea realizarii unei asemenea lucrari este foarte buna, mai ales ca eficienta energetica (EE) este principala arma pentru folosirea corecta a energiei de orice tip. Nu este cazul sa se faca apologia EE, dar faptul ca vechea si viitoarea Directiva la nivelul UE stabileste principiul „energy efficiency first” ii arata importanta, iar pentru Republica Moldova este esentiala.
Subiectul cu privire la eficienta energetica s-a dezvoltat mult de atunci in toata lumea si solutionarea problemelor prezentate in lucrare va fi de mare ajutor pentru specialistii formati la UTM, care la randul lor, trebuie sa fie - si ei - inarmati cu datele necesare pentru a actiona in acest spirit.
DESPRE AUTORI
Cristina Efremov este lector universitar la Universitatea Tehnica a Moldovei, director stiintific al Societatii pe Actiuni Gradient-Co, membru a doua comitete tehnice pentru normare tehnica si standardizare in constructii din Ministerul Economiei si Infrastructurii al Republicii Moldova: Eficienta Energetica in cladiri, respectiv Instalatii termice, de ventilare si conditionare a aerului. Este elaborator al documentelor normative la Institutul de Cercetari Stiintifice in Constructii - INCERCOM I.S.
A absolvit: Universitatea Tehnica a Moldovei - Facultatea de Tehnologie si Management in Industria Alimentara (2007); Universitatea Pedagogica de Stat „Ion Creanga“ - Stiinte ale Educatiei - Pedagogie (2014); Academia de Studii Economice din Moldova, Centrul de Instruire si Consultanta in afaceri MACIP - Contabilitate (2017); Universitatea Tehnica a Moldovei, Facultatea Energetica si Inginerie Electrica - Master in inginerie si activitati ingineresti, Energie si Mediu (2018); Universitatea Tehnica a Moldovei, Facultatea Energetica si Inginerie Electrica - Studii Superioare de Doctorat - Sisteme si tehnologii energetice (2018 - pana in prezent) cu obtinerea Bursei de Excelenta a Guvernului Republicii Moldova pentru cel mai bun doctorand, in anul 2020.
Activitatea stiintifica (cercetare si dezvoltare) s-a materializat in elaborarea a peste 15 articole stiintifice in domeniul energetic, a peste 26 documente normative din grupul Fiabilitatea, siguranta si protectia cladirilor si a constructiilor si din grupul Retele si echipamente aferente constructiilor, precum si prin prezentari in cadrul conferintelor - atat nationale, cat si internationale - si participari la proiecte institutionale, nationale si internationale.
Vasile Leu este absolvent al Universitatii Tehnice a Moldovei, profilul Constructii, specializarea Alimentari cu caldura si gaze, ventilatie. Pe parcursul carierei de peste 25 de ani, a activat in cadrul intreprinderilor de producere, transport, distributie si furnizare a energiei termice din municipiul Chisinau, Institutului de Fizica Aplicata, Ministerului Energeticii si Agentiei Nationale pentru Reglementare in Energetica.
In paralel cu activitatea profesionala, a facut studii in cadrul Academiei de Administrare Publica de pe langa Presedintia Republicii Moldova, obtinand titlul de magistru in Administrare publica, precum si studii doctorale in cadrul Institutului de Fizica Aplicata, Laboratorul dirijarea proceselor termice prin metode electrice, cu sustinerea tezei in cadrul Institutului de Energetica, obtinand titlului de doctor in stiinte tehnice, specialitatea Energetica generala, sisteme energetice (2018). Activeaza, prin cumul, in calitate de lector universitar la Universitatea Tehnica a Moldovei, Facultatea Energetica si Inginerie Electrica si Facultatea de Urbanism si Arhitectura. Este presedintele Comitetului tehnic Instalatii termice, de ventilare si conditionare a aerului si membru al Comitetului tehnic privind atestarea tehnico-profesionala a specialistilor cu activitati in constructii, instalatii aferente.
Este coautor la cinci brevete de inventie, inclusiv doua in domeniul surselor regenerabile de energie, si colaborator la peste 70 de publicatii stiintifice, inclusiv peste hotare (Franta, SUA, Romania, Rusia, Ucraina). A participat la peste 40 de conferinte si forumuri nationale si internationale.