Система автономного электроснабжения жилого дома

Система автономного электроснабжения жилого дома

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Актуальность применения возобновляемых источников энергии

.2 Возобновляемые источники энергии

. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

.1 Варианты электроснабжения жилого дома

.2 Системы электроснабжения, выполненные на базе дизельных электрических агрегатов

.3 Электроснабжение жилого дома на базе микро ГЭС

.4 Электроснабжение на базе ВЭУ

.5 Электроснабжение жилого дома на базе СФУ

.6 Сравнительный расчет эффективности дизельной электростанции и микро ГЭС

.7 Выбор типа аккумуляторных батареи(АБ) для жилого дома

.8 Расчет фотоэлектрических модулей

.9 Ветроэлектрическая установка

.10 Структура Ветро-Солнце-Дизельной Энергосистемы

.11 Синэнергетический эффект

.12 Выбор оборудования

.13 Молниезащита объекта

.14 Расчет зануления

. ОХРАНА ТРУДА И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

.1. Производство работ в действующих электроустановках

.2 Средства и способы пожаротушения

. ЭКОЛОГИЯ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

.1.Классификация систем мониторинга окружающей среды

. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

.1 Система энергоснабжения от возобновляемых источников энергии

5.2 Расчет обеспечения частного дома электроэнергией

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Создание автономной системы электроснабжения с повышенной надежностью функционирования имеет большое значение для обеспечения бесперебойного электропитания жилого дома, относящихся к электроприемникам третьей категории. Их электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

В дипломном проекте освещены основные вопросы и характерные особенности автономного электроснабжения жилого дома

Базовым источником являются солнечные панели, дополнительным - ветрогенератор, резервным - дизельный электроагрегат.

В первом разделе пояснительной записки рассматриваются следующие вопросы:

общие сведения об актуальности и преимущества альтернативной энергетики

возможные варианты автономного электроснабжения;

Сравнительный расчет эффективности микро ГЭС с дизельным электроагрегатом. Рассмотрены все виды автономного электроснабжения. Выполнены технические расчеты, в соответствии с которыми произведен выбор солнечных панелей, ветроустановок, количества и емкость аккумуляторных батарей и выбрано основное электрооборудование. Рассмотрены вопросы электробезопасности, способы пожаротушения и экономики.

В графической части проекта отображены: план расположения электрооборудования жилого дома, схема ветроустановки.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

АБ - аккумуляторные батареи

БЭГ - бензо-электрогенератор

ВРТ - ветровая роторная турбина

ВЭС - ветровая электростанция

ГЭС - гидроэлектростанция

ДГ - дизельный генератор

КЗ - короткое замыкание

ЛЛ - люминесцентная лампа

ЛЭП - линии электропередач

ПДУ - предельно допустимый уровень

ПУЭ - Правила устройства установок

ПЗУ - порционное зарядное устройство

РУ - распределительное устройство

СНиП - Строительные нормы и правила.

СЗУ - солнечное зарядное устройство

СП - солнечная панель

ТЭН - термоэлектрический нагреватель

ОМТ - ограничитель максимального тока

ФЭБ - фотоэлектрические батареи

ЩР - щиток распределительный

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Актуальность применения возобновляемых источников энергии

У Вас есть загородный дом, но нет возможности протянуть к нему линию электропередач (ЛЭП)? Или подключение к централизованным сетям электроснабжения непомерно дорого? А, может быть, лучше сравнить эти 2 варианта - электроснабжение от ЛЭП и автономное электроснабжение?

Были проведены расчёты. Они показали, что если суммарная мощность Ваших потребителей (электрических нагрузок) не превышает нескольких кВт, а расстояние до точки подключения к сетям централизованного электроснабжения более нескольких сотен метров, то автономная система электроснабжения для Вашего дома может быть более выгодна, чем подключение к сетям.

При этом, нужно учитывать следующие моменты:

При подключении к сетям централизованного электроснабжения, Вы должны будете оплатить стоимость подключения к сетям, стоимость прокладки низковольтной ЛЭП (стоимость колеблется в разных регионах от 10000 до 17000 долларов США за 1 км), а также, платить за потребляемую электроэнергию по расценкам энергосетей.

Хорошо, если таких, как Вы, - несколько, и Вы можете разделить стоимость подключения и строительства ЛЭП. Если же Вы хотите делать это самостоятельно, Вам потребуется немало денег. Точнее, много.

Другой вариант - создание собственной автономной системы электроснабжения. Плюсы этого варианта - Вам не нужно платить за подключение к сетям централизованного электроснабжения и строительство ЛЭП, Вы не зависите от цен на электроэнергию.

Вы сами являетесь хозяином своего оборудования и можете вырабатывать электроэнергию тогда, когда Вам хочется. Минусы - Вам придётся уделять время на техническое обслуживание и ремонт Вашего оборудования.

Особенно это относится к системе, содержащей дизель - или бензоэлектрический агрегат (как основной или резервный источник электроснабжения). Нужно будет следить за состоянием Вашей аккумуляторной батареи. Минимум обслуживания требуют фотоэлектрические батареи.

1.2 Возобновляемые источники энергии

А что если ЛЭП находится далеко от Вас, и её подключение невозможно или экономически невыгодно?

В этом случае, предлагается установить систему с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Если в вашей местности большую часть года светит яркое солнце, или дуют сильные ветры, или рядом с Вашим домом течёт небольшая быстрая речка (или недалеко от вас есть небольшая плотина), то, даже при существующих ценах, электроснабжение Вашего дома от возобновляемых источников энергии будет более дешёвым вариантом, чем прокладка и подключение ЛЭП.

Мы предлагаем Вам системы электроснабжения с питанием от следующих источников:

Солнечных фотоэлектрических батарей.

Ветроэлектрических установок различной мощности.

Микро ГЭС.

А также, термоэлектрические генераторы (для питания отдельных осветительных и бытовых приборов).

А если сети нет в принципе? И её подведение - невозможно или стоит, ну очень больших денег?

В этом случае, наша система будет состоять из следующих компонентов:

Источника бесперебойного питания (ИБП) (со встроенным контроллером заряда АБ).

Аккумуляторной батареи.

Резервного бензоэлектрического генератора, мощностью 1-3 кВт.

Фотоэлектрической батареи (ФЭБ) или ветроэлектрической установки (ВЭУ).

Рисунок 1.1 - Схема автономного электроснабжения дома

Если есть быстрый водоток или перепад воды, можно рассмотреть вариант с использованием микро ГЭС.

Введением в систему резервного бензоэлектрического генератора (БЭГ), мы добивается решения нескольких проблем.

Во-первых, БЭГ используется, как резервный источник электроснабжения.

Во-вторых, от БЭГ можно осуществлять форсированный заряд аккумуляторной батареи, если она разрядилась до опасного уровня.

При этом, БЭГ будет работать с максимальной загрузкой, что обеспечивает минимальное удельное потребление топлива.

В-третьих, появляется возможность кратковременно питать относительно большую нагрузку - стиральную машину, производственный инструмент (станки и т.п.), утюг и т.д.

На время работы такой нагрузки, Вы включаете БЭГ и питаете Вашу нагрузку напрямую от него.

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Варианты электроснабжения жилого дома

В технических решениях рассматриваются автономные системы электроснабжения для одноквартирных и блокированных жилых домов, выполненные на базе автономных источников электрической энергии.

Автономным источником электрической энергии является энергетическая установка, предназначенная для выработки электрической энергии и не входящая в состав энергетической системы.

В качестве автономных источников электрической энергии для одноквартирных и блокированных жилых домов используются:

• дизельные электрические агрегаты мощностью от 2 до 16 кВт;

• ветроэнергетические установки мощностью от 0,5 до 16 кВт;

• солнечные установки с фотоэлектрическими элементами мощностью до 5 кВт;

• микро ГЭС мощностью от 1 до 50 кВт.

Автономные системы электроснабжения для одноквартирных и блокированных жилых домов предусматриваются при отсутствии централизованного электроснабжения или невозможности присоединения к централизованной системе электроснабжения, а также используются в качестве резервной системы электроснабжения.

В электрических установках допускаются к применению оборудование и материалы, выпускаемые как отечественной промышленностью, так и зарубежными фирмами, имеющими сертификат Госстандарта РФ.

Рекомендуемое основное электрическое оборудование для автономных систем электроснабжения с указанием заводов-изготовителей и фирм-поставщиков приведено в каталоге.

Электроснабжение одноквартирных и блокированных жилых домов предусматривается на напряжение 220 В однофазного или 380 В трехфазного переменного тока частотой 50 Гц от стационарных источников электрической энергии.

Источники однофазного тока должны иметь один глухозаземленный вывод, а источники трехфазного тока - глухозаземленную нейтраль.

При использовании передвижных автономных источников электрической энергии режим нейтрали источников электрической энергии и защитные меры должны соответствовать режиму нейтрали и мерам защиты, принятым в сетях стационарных электроприемников жилого дома.

2.2 Системы электроснабжения, выполненные на базе дизельных электрических агрегатов

В автономных системах электроснабжения применяются дизельные электроагрегаты с местным управлением, устанавливаемые стационарно в отдельном здании. Мощность электроагрегата выбирается по расчетной нагрузке жилого дома. В зависимости от типа электроагрегата запуск может выполняться вручную с помощью шнура или стартера. При стартерном пуске в составе электроагрегата предусматривается аккумуляторная батарея.

Отечественной промышленностью серийно производятся трехфазные электроагрегаты мощностью 8 и 16 кВт, начато производство однофазных электроагрегатов мощностью 4 кВт.

Электроагрегаты выпускаются переносного исполнения с изолированной нейтралью. При стационарной установке таких электроагрегатов необходимо выполнить заземление нейтрали, отключить устройство изоляции и проверить чувствительность защиты.

Защита генератора от всех видов повреждений и ненормальных режимов выполняется автоматическим выключателем с максимальными расцепителями или специальным электронным блоком защиты.

- генератор; QF - автоматический выключатель; РА - амперметр; SA - выключатель пакетный; PI - счетчик активной энергии; F1,F2 - предохранители; УЗО - устройство защитного отключения

Рисунок 2.1 - Электроснабжение жилого дома от ДЭС на напряжение 220 В

Контроль за током нагрузки осуществляется амперметром.

При отсутствии централизованного электроснабжения учет потребляемой электрической энергии может выполняться по желанию владельца установки.

При наличии централизованного электроснабжения и использовании электроагрегата в качестве резервного источника электрической энергии в схеме электроснабжения предусматривается ручное переключающее устройство S-42, исключающее возможность одновременной подачи напряжения в сеть потребителя и в сеть энергоснабжающей организации.

- генератор; SA1 - выключатель пакетный; SA2 - переключатель пакетный;- счетчик активной энергии; F1-F3 - предохранители; РА1-РА3 - амперметры; УЗО - устройство защитного отключения; QF - автоматический выключатель.

Рисунок 2.2 - Электроснабжение жилого дома от ДЭС на напряжение 380/220 В

Учет электрической энергии, потребляемой от сети централизованного электроснабжения, выполняется с помощью счетчика активной энергии, устанавливаемого на вводно-распределительное устройство жилого дома.

Дизельный электроагрегат размещается в здании I и II степеней огнестойкости. В отношении пожароопасности помещение электроагрегата относится к категории «Г».

Помещение оборудуется принудительной вентиляцией, обеспечивающей удаление окиси углерода и охлаждение электроагрегата в летний период, пожарной сигнализацией, системой отопления, поддерживающей температуру воздуха в помещении не ниже +8°С, общим рабочим и аварийным освещением.

- дизельный электроагрегат; 2 - шкаф с вытяжкой для обслуживания аккумуляторных батарей; 3 - шкаф управления приточно-вытяжной вентиляцией; 4 - бак топлива; 5 - газовыхлопной трубопровод; 6 - воздухозаборный трубопровод; 7 - глушители

Рисунок 2.3 - Дизельная электростанция (ДЭС), выполненная на базе электроагрегата АД16-Т400-1ВП

В помещении электроагрегата устанавливаются шкаф, оборудованный вытяжкой с зарядным устройством, шкаф управления системой вентиляции, бак с запасом топлива. Для электроагрегата предусматриваются забор воздуха для образования горючей смеси двигателя и отвод отработанных газов за пределы здания.

Аккумуляторная батарея закрытого типа (стартерная), аппаратура управления и защиты размещаются на одной раме с электроагрегатом.

Рисунок 2.4 - ДЭС на базе блок-контейнера типа «Север»

Блок-контейнер (БК) типа «Север» предназначен для размещения в нем автономных источников электропитания, стационарных автоматизированных дизель-электрических агрегатов и станций мощностью 8-200 кВт, а также другого вспомогательного оборудования. Он обеспечивает надежную работу и эксплуатацию оборудования в экстремальных климатических условиях в диапазоне температур от - 60 до + 40°С.

Таблица 2.1 - Блок-контейнер типа «СЕВЕР» (ТУ 5363-012-2084321-96)

БК «Север» представляет собой сварной несущий контейнер из стального проката, обшитый снаружи оцинкованным гнутым профнастилом марки С15 (С20), изнутри облицованный стальным оцинкованным листом толщиной 0,9 мм с декоративным пластиковым покрытием марки ЭОЦ-П. Слой утеплителя - из полиуретана «Изолан-18» толщиной 80-120 мм нанесен на внутреннюю обшивку методом напыления, что обеспечивает герметичность помещения контейнера.

Пол аппаратной выполняется из ЦСП (24 мм) или ДСП (12-20 мм) с покрытием из полимерного материала, пол под ДЭС и в стыковочном модуле - из стального рифленого листа толщиной 4-6 мм.

БК выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда, имеет одну или две двери и проемы для труб, кабелей, вентиляции и кондиционеров и разделен перегородками на несколько помещений.

По желанию заказчика БК может оснащаться автоматизированной системой жизнеобеспечения (отопление, вентиляция, кондиционирование), рабочим и аварийным электроосвещением, охранно-пожарной сигнализацией, автоматизированной системой пожаротушения.

Таблица 2.2 - Основная техническая характеристика

2.3 Электроснабжение жилого дома на базе микро ГЭС

Микрогидроэлектрические станции (микро ГЭС) номинальной мощностью до 50 кВт рекомендуется применять в качестве автономных источников электрической энергии для электроснабжения индивидуальных жилых домов, хуторов, фермерских хозяйств и небольших поселков, расположенных вблизи малых рек, ручьев, прудов и неэнергетических водохранилищ при отсутствии централизованного электроснабжения.

Микро ГЭС могут использоваться на всей территории России, но наиболее целесообразным является применение их в горной и предгорной местностях.

Действующие малые и микро ГЭС на территории Российской Федерации: Кировской обл., Республики Адыгея, Кабардино-Балкарской Республики, Республики Карелия, Республики Тува, Краснодарского края, Ленинградской обл., Карачаево-Черкесской Республики; а также в республиках Грузия, Беларусь, Армения, Латвия, Украина.

При использовании микро ГЭС на равнинной местности необходимым является сооружение плотины, обеспечивающей необходимый напор воды для работы турбины.

При использовании микро ГЭС в местности, имеющей уклон, равный или более 0,04, достаточной является прокладка деривационного трубопровода, обеспечивающего частичный отвод воды от основного русла реки в объеме, необходимом для работы турбины.

Рисунок 2.5 - Уклон потока воды микро ГЭС

Рекомендуется размещать микро ГЭС с номинальным напряжением 400 В переменного тока частотой 50 Гц на расстоянии не более 1 км до жилого дома. В противном случае необходимым является сооружение трансформаторной подстанции напряжением 6-10/0,4 кВ.

Оборудование установки микро ГЭС устанавливается в специальном закрытом помещении, обеспечивающем защиту оборудования от воздействия атмосферных осадков и солнечной радиации.

- блок системы регулирования; 2 - устройство балластной нагрузки;

- гидроэлектрический агрегат; 4 - запорная задвижка; 5 - подводящий трубопровод;

- водозаборное устроство. К - канализационная сеть; В - водопроводная сеть;- воздушная или кабельная линия напряжением до 1 кВ. (1) - жилой дом;

(2) - хозблок; (3) - здание микро ГЭС

Рисунок 2.6 - План расположения микро-ГЭС деривационного типа

Для систем электроснабжения, выполненных на базе микро ГЭС, резервный источник электрической энергии может не предусматриваться, если стабильная эксплуатация микро ГЭС обеспечивается в любое время года и не зависит от климатических факторов.

Дополнительными преимуществами микро ГЭС являются экологическая чистота и возможность работы в автоматическом режиме без обслуживающего персонала.

- генератор; QF - выключатель автоматический; А1 - блок системы регулирования; ЕК - балластная нагрузка

Рисунок 2.7 - Принципиальная схема микро-ГЭС

В состав микро ГЭС входят: гидроэлектрический агрегат (гидротурбина, угловой мультипликатор, противоразгонное устройство, генератор, система автоматического управления (САУ), устройство автоматического регулирования, водозаборное устройство с мусорозадерживающим устройством, устройство возбуждения, блок балластной нагрузки.

По напорному трубопроводу вода поступает в турбину и осуществляет ее вращение.

Турбина приводит в действие ротор генератора, установленный на валу турбины. Статорные обмотки генератора с помощью блока регулирования подключаются к сети электроснабжения потребителя. Блок регулирования предназначен для согласования режимов выработки электрической энергии путем подключения балластной нагрузки.

Балластная система представляет собой систему воздушных трубчатых электрических нагревателей (ТЭНов).

Защита генератора от токов короткого замыкания и перегрузки выполняется автоматическим выключателем с максимальными расцепителями, установленными в трех фазах.

2.4 Электроснабжение на базе ВЭУ

Рекомендуется применять ВЭУ для систем электроснабжения жилых домов в районах, имеющих среднегодовую скорость ветра не менее 5 м/с. Выбор площадки для установки ветроэлектрического агрегата следует производить в соответствии с РД 52.04.275-89 «Проведение изыскательских работ по оценке ветроэнергетических ресурсов для обоснования схем размещения и проектирования ветроэнергетических установок» и СНиП II-12-77 «Защита от шума». При этом следует учитывать, что расстояние от ветроэлектрического агрегата до жилого дома должно быть не менее 30 - 40 м.

Для обеспечения электроснабжением жилого дома в периоды установившегося безветрия в составе ВЭУ предусматривается резервный источник электрической станции - дизельный электрический агрегат.

На представленной блок-схеме ВЭУ автономный источник электрической энергии с помощью блока управления и регулирования и кабелей, поставляемых в комплекте с ветроэлектрическим агрегатом, подключается к распределительному щиту напряжением 0,4 кВ.

С помощью понижающего трансформатора и выпрямителя к распределительному щиту (0,4 кВ) подключается аккумуляторная батарея. Преобразование постоянного тока от аккумуляторной батареи в переменный ток напряжением 220/380 В выполняется с помощью инвертора.

Переключение на резервный источник электрической энергии - дизельный электроагрегат выполняется с помощью пакетного переключателя.

Избыток вырабатываемой электрической энергии (например, в ночное время) используется для приготовления горячей воды.

- ветроколесо; 2 - мультипликатор; 3 - генератор; 4 - блок регулирования (БВР-8); 5 - редуктор виндрозный; 6 - башня;7 - виндрозы; 8 - кожух; 9 - токосъемник; 10 - фундамент; 11 - расчалки; 12 - штормовая лопатка; 13 - рукоятка.

Рисунок 2.8 - Ветроагрегат ВТН8-8

Таблица 2.3 - Характеристика мощности в зависимости от скорости ветра

Таблица 2.4 -Техническая характеристика «Ветроагрегат» ВТН8-8

Ветроэлектрический агрегат типа ВТН8-8 является горизонтально-осевой машиной, у которой плоскость вращения ветроколеса располагается перед башней.

При действии ветра вращение ветроколеса передается на входной вал мультипликатора, связанного с ротором генератора. Генератор с помощью токосъемника, установленного внутри башни ветроагрегата, и кабелей подключается к блоку управления и регулирования типа БВР-8.

Башня ветроагрегата устанавливается на фундаменте и крепится с помощью растяжек.

При изменении направления ветра новая ориентация ветроколеса производится автоматически с помощью виндрозного редуктора, неподвижная часть которого (зубчатое колесо) жёстко связана с башней ветроагрегата, а подвижная часть (корпус редуктора) приводится в движение виндрозами. Вращение винд-роз прекратится при совпадении оси вращения ветроколеса и плоскости вращения виндроз с направлением ветра.

- ветроэлектрический агрегат; 2 - блок регулирования БВР;- воздушная или кабельная линия напряжением до 1 кВ.

(1) - одноквартирный жилой дом; (2) - здание энергетического блока

Рисунок 2.9 - План размещения Ветроагрегат ВТН8-8

Ветроэлектрический агрегат и блок управления (БВР) устанавливаются на приусадебном участке на расстоянии не менее 30 м от жилого дома.

Блок управления, изготавливаемый со степенью защиты 1Р56, устанавливается на стойках рядом с ветроэлектрическим агрегатом. Остальное оборудование ветроэнергетической установки (выпрямитель, инвертор, аккумуляторные батареи и др.) устанавливается в отдельном здании энергетического блока совместно с резервным источником электрической энергии - дизельным электрическим агрегатом.

Кабельная линия от блока БВР до энергетического блока может прокладываться в земле, в траншее на глубине 0,7 м от планировочной отметки земли или открыто в стальной или полиэтиленовой трубе на скобах вдоль забора.

От энергетического блока до жилого дома предусматривается прокладка двух воздушных линий, одна из которых подключается к вводно-распределительному устройству жилого дома, а другая - к водонагревателю.

Воздушные линии выполняются изолированными проводами. Расстояние от проводов до пешеходных дорожек должно быть не менее 3,5 м.

Сечение жилы и тип проводов следует выбирать в соответствии с рекомендациями, приведенными в «Руководящих материалах по электроснабжению индивидуальных жилых домов, коттеджей, дачных (садовых) домов и других частных сооружений».

Вводы в жилой дом и в энергетический блок выполняются через трубостойки. Пример выполнения вводов через трубостойки приведен в разделе ДЭС.

В здании энергетического блока аккумуляторные батареи размещаются на стеллажах в отдельном помещении, оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией. Емкость аккумуляторов выбирается из условия обеспечения электроснабжением жилого дома в течение трех часов.

2.5 Электроснабжение жилого дома на базе СФУ

Солнечные фотоэлектрические установки (СФУ) применяются для автономного освещения, электропитания бытовых приборов подъема воды в регионах, расположенных южнее 50° северной широты. Эти установки в России предпочтительно использовать в Астраханской, Волгоградской, Ростовской и Читинской областях, в Краснодарском и Приморском краях, а также на Северном Кавказе, в республиках Дагестан, Калмыкия, Бурятия и Тува.

Эффективность использования СФУ определяется интенсивностью солнечного излучения и климатическими условиями. Первое главным образом зависит от географической широты места, а второе характеризуется числом солнечных дней в году.

Солнце как источник энергии, имеет высокую стабильность. Однако закономерность движения Земли приводит к годовым, сезонным и суточным колебаниям в поступлении солнечной радиации. Кроме того, количество пасмурных дней в нашем северном полушарии увеличивается в осенне-зимний период. Это приводит к тому, что поступление солнечной радиации, а следовательно, и выработка электроэнергии на СФУ изменяется в широких пределах: от 6 кВт×ч/м2 в весенний или летний солнечный день до 0,1 кВт×ч/м2 в зимний пасмурный день.

Необходимо учитывать, что СФУ принципиально не могут работать в темное время суток, поэтому при выборе СФУ в качестве источника электроснабжения приходится принимать во внимание цикличность ее работы.

Целесообразно использовать СФУ в качестве резервного источника электрической энергии при наличии сетей централизованного электроснабжения и в качестве резервного источника для автономных систем электроснабжения, выполненных на базе дизельных электроагрегатов.

Рисунок 2.10 - Состав фотоэлектрической установки

- герметик; 2 - стекло; 3 - герметизирующая стенка; 4 - солнечные элементы; 5 - защитная пленка; 6 - корпус

Рисунок 2.11 - Устройство фотоэлектрического модуля

СФУ следует размещать на наиболее интенсивно и длительно освещаемом месте приусадебного участка.

Целесообразным является размещение СФУ на южном незатененном скате кровли жилого дома, что позволит сократить длины соединительных кабелей и проводов, уменьшить объем и затраты на монтажные работы и даст возможность использовать освободившуюся полезную площадь приусадебного участка для других целей.

Комплект СФУ включает: солнечную батарею, зарядное устройство, аккумуляторы и инвертор.

Солнечная батарея состоит из фотоэлектрических модулей, каждый из которых выполнен в виде панели, заключенной в алюминиевый корпус. Панель представляет собой фотоэлектрический генератор, состоящий из стеклянной плиты, с тыльной стороны которой между двумя слоями герметизирующей пленки размещены солнечные элементы, электрически соединенные между собой металлическими шинами. Нижний слой герметизирующей пленки защищен от внешних воздействий слоем защитной пленки. Торцы панели заключены в алюминиевую окантовку и защищены герметиком.

К внутренней стороне модуля прикреплен специальный диодный блок, под крышкой которого размещены три электрических контакта («+1» - плюсовый вывод, «2» - вывод средней точки цепи, «3» - минусовый вывод), предназначенные для подключения модуля. На корпусе модуля имеются отверстия для его крепления.

Модули предназначены для эксплуатации при:

температуре окружающего воздуха от -40°С до +40°С;

относительной влажности воздуха (при t = 25°С) - до 100 %;

атмосферном давлении 84-106,7 кПа.

- фотоэлектрический модуль; 2 - опорные балки; 3 - кровля

Рисунок 2.12 - Крепление фотоэлектрических модулей на крутом скате кровли

Таблица 2.5 Техническая характеристика фотоэлектрических модулей

Рисунок 2.13 - Опора для крепления фотоэлектрических модулей на пологовой кровле жилого дома

Фотоэлектрические модули сохраняют работоспособность после воздействия солнечной радиации с интегральной плотностью светового потока не более 1125 Вт/м2, в том числе при плотности потока ультрафиолетовой части спектра 68 Вт/м2 (при длине волны 280-400 м) и в условиях дождя интенсивностью 5 мм/мин, соляного тумана, снеговой и гололедно-ветровой нагрузки до 2000 Па.

Срок службы модулей не менее 20 лет, гарантийный срок - 10 лет.

Основные технические характеристики фотоэлектрических модулей, серийно выпускаемых заводом «Сатурн» (г.Краснодар), приведены в таблицеице.

Крепление фотоэлектрических модулей на кровле дома выполняется с помощью специальных опор.

Для крепления модулей на крутых скатах кровли применяются опоры в виде продольных балок, выполненных из алюминиевого профиля или деревянных брусьев.

Для крепления фотоэлектрических модулей на плоских крышах применяются регулирующие опоры, позволяющие изменять угол наклона модулей по отношению к горизонтальной плоскости кровли.

Режим СФУ - циклический с периодом в одни сутки.

Мощность СФУ выбирается из условий обеспечения максимального дневного электропотребления жилого дома за получасовой максимум нагрузки и обеспечения заряда аккумуляторов, за счет разряда которых выполняется электроснабжение в темное время суток.

С помощью зарядного устройства обеспечивается контроль за процессами заряда и разряда аккумуляторной установки и ее защита от перегрузки.

Солнечная батарея, собранная из фотоэлектрических элементов, является источником постоянного тока. Преобразование постоянного тока в переменный напряжением 220 В, частотой 50 Гц выполняется с помощью инвертора.

Тип инвертора и его технические характеристики являются исходными данными, определяющими основные параметры СФУ: выходное напряжение солнечной батареи, напряжение аккумуляторной установки, конструкцию и мощность зарядного устройства, сечение жил проводов и кабеля и т.д. Номинальное напряжение фотоэлектрического модуля 12 В.

- солнечная батарея; GE - фотоэлектрический модуль; GB - аккумуляторная батарея; QS - выключатель; AS - зарядное устройство; UZ - инвертор

Рисунок 2.14 - Электрическая схема электроснабжения на базе СФУ

Как правило, солнечная батарея применяется с выходным напряжением 24 или 48 В постоянного тока, что получается за счет последовательно-параллельного соединения фотоэлектрических элементов.

2.6 Сравнительный расчет эффективности дизельной электростанции и микро ГЭС

ВАРИАНТ 1. Использование микро ГЭС-10

Срок службы микро ГЭС-10 при соблюдении правил эксплуатации не менее 10 лет, т.е. Т = 3650 сут;

Вырабатываемая мощность N = 10 кВт;

Суточная выработка электроэнергии Qс при пользовании электроэнергией в течение 16 ч в сутки (t = 16 ч) и мощности N равна:

Qc = N´t = 10 кВт ´ 16 ч = 160 кВт×ч.

За весь срок Т будет выработано количество энергии Q.

Q = Qc´Т = 160 кВт×ч ´ 3650 = 584 000 кВт×ч.

При стоимости микро ГЭС-278 400руб., включающей цену микро ГЭС (248400 руб.) и стоимость материалов и работ, связанных с установкой микро ГЭС (30000 руб.), стоимость 1 кВт×ч вырабатываемой электроэнергии Сг будет равна:

Сг = 278 400:584 000 = 0,47 руб./кВт×ч (47 копеек за 1 кВт×ч).

ВАРИАНТ 2. Использование микро ГЭС-50

Срок службы микро ГЭС-50 при соблюдении правил эксплуатации не менее 10 лет, т.е. Т = 3650 сут;

Вырабатываемая мощность N = 50 кВт;

Суточная выработка электроэнергии Qс при пользовании электроэнергией в течение 16 ч в сутки (t = 16 ч) и мощности N равна:

Qc = N´t = 50 кВт ´ 16 ч = 800 кВт×ч.

За весь срок Т будет выработано количество энергии Q.

Q = Qc´Т = 800 кВт×ч ´ 3650 = 2 920 000 кВт×ч.

При стоимости микро ГЭС-50 1 136 400 руб., включающей цену микро ГЭС (1 076 000 руб.) и стоимость материалов и работ, связанных с установкой микро ГЭС (60000 руб.), стоимость 1 кВтч вырабатываемой электроэнергии Сг будет равна:

Сг = 1 136 400:2 920 000 = 0,39 руб. /кВт×ч (39 копеек за 1 кВт×ч).

ВАРИАНТ 3. Использование ДС

Для выработки 1 кВт×ч электроэнергии в ДС используется 300 г дизельного топлива (0,0003 т/кВт×ч).

При цене дизельного топлива 26 000 руб. за тонну цена этого количества топлива Сд.т равна:

Сд.т = 26 000 руб./т ´ 0,0003 т/кВт×ч = 7.8 руб./кВт×ч (7.8 рублей за 1 кВт×ч).

В расчете приведены только прямые расходы на топливо при использовании ДС для выработки 1 кВт×ч электроэнергии. Стоимости ДС и работ обслуживающего персонала не учтены.

ВЫВОД: Стоимость электроэнергии при использовании микро ГЭС в 17.7 раза ниже, чем при использовании ДС (0,066:0,012 = 5,5).

2.7 Выбор типа аккумуляторных батареЙ для объекта

Выбор аккумуляторов для системы автономного электроснабжения также вопрос непростой. Обычные автомобильные аккумуляторы здесь применять нежелательно. Во-первых, они не рассчитаны на работу в циклических режимах, т.е. когда аккумулятор отдает энергию понемногу и долго. Во-вторых, любые автомобильные аккумуляторы, даже так называемые «необслуживаемые», при своей работе выделяют вредные газы.

Самым лучшим вариантом для систем автономного и резервного электроснабжения является использование специальных АБ, рассчитанных на циклические режимы работы и регулярный глубокий разряд. Можно применять как АБ с жидким электролитом (серия OpzS), так и герметичные гелевые АБ (серия OpzV). Такие батареи намного дороже автомобильных, но зато, при правильном проектировании системы, гарантируют надежное электроснабжение.

Промежуточным вариантом является использование герметичных батарей, выполненных по AGM или GEL технологии. Эти батареи работают значительно лучше автомобильных аккумуляторов, не выделяют при своей работе вредных веществ, а стоят не намного дороже стартерных батарей.батареи - герметичные, необслуживаемые, не требуют вентилируемого помещения для установки. Батареи AGM прекрасно работают в буферном режиме, т.е. в режиме подзарядки. В таком режиме служат до 10-12 лет. Если же их использовать в циклическом режиме (т.е. постоянно заряжать-разряжать на хотя бы 30%-40% от емкости), то их срок службы сокращается.

Такие АБ используются в UPS; вообще UPS предназначены для аварийного завершения работ, а не для питания нагрузки в постоянном режиме. Поэтому, учитывая что обычно они стоят в офисах, там и ставят AGM и гелевые батареи. Даже если АБ и выйдет из строя преждевременно, все же это во многих случаях дешевле, чем риск потери информации и результатов работы.

Гелевые батареи лучше выдерживают циклические режимы заряда-разряда. Их применение более желательно в системах автономного электроснабжения. Однако они дороже AGM батарей и тем более стартерных.

Почти все герметичные аккумуляторы могут на какое-то время устанавливаться на боку. Однако производитель обычно рекомендует устанавливать батареи в «нормальной», вертикальной позиции.

Такие АБ имеют большую, по сравнению со стартерными батареями, толщину пластин электродов, поэтому срок их службы в режиме длительного разряда намного превышает срок работы стартерных батарей.

В связи с этим, в системах на базе возобновляемых источников энергии, а также в системах бесперебойного питания, целесообразно использовать, хотя и более дорогие, герметичные, необслуживаемые АБ. Солнечная батарея, термоэлектрический генератор и небольшой мощности ветроэлектрическая установка вырабатывают сравнительно небольшой ток, поэтому заряд АБ длится много часов и в этом случае подходят даже самые дешевые из необслуживаемых АБ.

Гелевые аккумуляторной батареи имеют ряд преимуществ по сравнению с аккумуляторами с технологией AGM при сохранении всех их достоинств - герметичности, необслуживаемости, практическом отсутствии вредных газовыделений при работе, большой срок службы.

Гелевые аккумуляторы имеют примерно на 10-30% больший срок службы, чем AGM аккумуляторы. Также они менее болезненно переносят глубокий разряд. Однако одним из основных преимуществ гелевых аккумуляторов перед AGM является существенно меньшая потеря емкости при понижении температуры аккумулятора.

Поэтому гелевые аккумуляторы рекомендуется применять там, где требуется обеспечить долгий срок службы при более глубоких режимах разряда, а также, если температура аккумуляторов опускается ниже 5 градусов Цельсия.

В итоге принимаем аккумуляторы Delta (технология GEL)(рисунок 2.1)

Рисунок 2.15 - Аккумулятор Delta GL

Сферы применения:

•Источники бесперебойного питания

•Гарантированное питание систем связи

•Телефонные станции

•Резервное питание станций сотовой и радиорелейной связи

•Системы солнечной и ветроэнергетики

Общее описание аккумуляторной батареи Delta GL:

Свинцово-кислотные моноблоки Delta серии GL изготовлены по технологии GEL. В качестве электролита используется загущенная серная кислота в виде геля, что обеспечивает устойчивость аккумуляторов Delta GL к глубоким разрядам и высокую температурную стабильность. Расчетный срок службы составляет 5 лет. Аккумуляторы Delta серии GL предназначены для работы, как в буферном, так и в циклическом режимах.

К особенностям и преимуществам этих АБ можно отнести: Устойчивость к глубоким разрядам, температурная стабильность характеристик, исключены утечки кислоты, гарантируется безопасная эксплуатация с другим оборудованием, отсутствует газовыделение, достаточно естественной вентиляции, Нет необходимости в контроле уровня и доливе воды. Корпус выполнен из негорючего пластика ABS.

Срок службы : В буферном режиме: 5 лет. В циклическом режиме: 1300 циклов при 30% глубине разряда.

Температурные режимы : Хранение от -35°С до +60°С .Заряд от -10°С до +60°С .Разряд от -20°С до +60°С

Метод заряда: Заряд постоянным напряжением (25°C) .Циклический режим 14.3-14.5В .Буферный режим 13.4-13.7В

Таблица 2.6 - Технические данные АБ

Таблица 2.7 - Состав нагрузки

При использовании в качестве источника электроэнергии солнечную панель и ветрогенератор время резервирования будет сосавлять 8 часов.

Для дальнейших расчетов найдем среднечасовую мощность за зимние сутки:

                                        (2.1)

Потребление за 8 часов :

Далее нужно умножить получившееся значение на коэффициент 1,2 учитывающий потери в инверторе:

, Втч                                            (2.2)

 Втч

значение входного напряжения инвертора по характеристикам выбранного инвертора 48 В.

Разделив значение потребления энергии за сутки с учетом потерь на напряжение мы получим число Ампер-часов , требуемое для покрытия нагрузки переменного тока:

                                (2.3)

Определяем количество аккумуляторных батареи :

С учетом того, что максимальный допустимый разряд АБ будет составлять 30% от номинальной емкости(Можно, конечно, разряжать АБ сильнее, но тогда срок службы АБ резко сократится) приблизительная емкость АБ :

                                              (2.4)

Теперь необходимо рассчитать количество, напряжение, способ включения и тип аккумуляторов. При этом надо учитывать, что при параллельном включении аккумуляторов в цепь суммируется емкость (А/ч), а при последовательном напряжение (В).

Количество последовательно соединенных в ряд АБ

=48/12 = 4                    (2.5):

Количество параллельно соединенных рядов:

                             (2.6)

Суммарная емкость АБ:

                       ( 2.7)

Общее количество АБ:

=n1 n2=5х4=20                     (2.8)

2.8 Расчет фотоэлектрических модулей

Общая емкость аккумуляторных баратеи:

                            (2.9)

Учитываем потери на заряд-разряд аккумуляторной батареи (обычно 20% при использовании специальных батарей):

                                              (2.10)

3

Среднее количество пиковых солнечных часов для местности

Ростова-на-дону: 5ч

Требуемое число А ч от солнечных батареи:

                                               (2.11)

5.

Ток фотоэлектрического модуля в точке максимальной мощности (спецификации производителя): 10.35

Определяем количества модулей, соединенных параллельно.

                                            (2.12)

7.Округлить до ближайшего большего целого значения до 23 штуки

.Номинальное напряжение фотоэлектрического модуля :12В

Выбираем фотоэлектрический модуль ТСМ-180 :

Кремниевый монокристаллический модуль под стеклом в алюминиевой рамке. На обратной стороне находится клеммная коробка. Модуль односторонний

В этом модуле применено специальное текстурированное стекло, в котором потери световой энергии минимизированы. Это позволило получить примерно на 15% больше мощности с единицы площади модуля.

Рисунок 2.16 - фотоэлектрический модуль ТСМ-180

Таблица 2.8- Технические данные фотоэлектрического модуля

2.9 Ветроэлектрическая установка

альтернативный энергетика дом ветроэлектрический дизельный

Современные ВЭУ - это машины, которые преобразуют энергию ветра в механическую энергию вращающегося ветроколеса, а затем в электрическую энергию.

В настоящее время применяются две основные конструкции ветроагрегатов: горизонтально-осевые и вертикально-осевые ветродвигатели. Оба типа ВЭУ имеют примерно равный КПД, однако наибольшее распространение получили ветроагрегаты первого типа. Мощность ВЭУ может быть от сотен ватт до нескольких мегаватт.

Ранее в ветроустановках применялись ветроколеса так называемого «активного» типа (карусельного типа, Савониуса и др.), использующие силу давления ветра (в отличие от выше указанных ветроколес, использующих подъемную силу). Однако такие установки имеют очень низкий КПД (менее 20%), поэтому в настоящее время для производства энергии не применяются.

Основные компоненты установки:

ветроколесо (ротор), преобразующее энергию набегающего ветрового потока в механическую энергию вращения оси турбины. Диаметр ветроколеса колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров. Частота вращения составляет от 15 до 100 об/мин. Обычно для соединенных с сетью ВЭУ частота вращения ветроколеса постоянна. Для автономных систем с выпрямителем и инвертором - обычно переменная;

мультипликатор - промежуточное звено между ветроколесом и электрогенератором, который повышает частоту вращения вала ветроколеса и обеспечивает согласование с оборотами генератора. Исключение составляют ВЭУ малой мощности со специальными генераторами на постоянных магнитах; в таких ветроустановках мультипликаторы обычно не применяются;

башня (ее иногда укрепляют стальными растяжками), на которой установлено ветроколесо. У ВЭУ большой мощности высота башни достигает 75 м. Обычно это цилиндрические мачты, хотя применяются и решетчатые башни;

основание (фундамент), предназначено для предотвращения падения установки при сильном ветре. Кроме того, для защиты от поломок при сильных порывах ветра и ураганах почти все ВЭУ большой мощности автоматически останавливаются, если скорость ветра превышает предельную величину. Для целей обслуживания они должны оснащаться тормозным устройством. Горизонтально-осевые ВЭУ имеют в своем составе устройство, обеспечивающее автоматическую ориентацию ветроколеса по направлению ветра.

Рисунок 2.17 - Основные компоненты горизонтально-осевой ветроустановки

Размер ВЭУ зависит от предполагаемого использования. Основной характеристикой, определяющей размер этих систем, является мощность ветроагрегата. Например, для работы на сеть возможно применение ВЭУ мощностью 50 кВт и выше. ВЭУ меньшей мощности обычно используются как автономные. Например, ВЭУ для электроснабжения жилого дома может быть мощностью от нескольких сотен Вт до 10 кВт в зависимости от нагрузки и энергопотребления. В состав подобных ВЭУ обычно входят АБ, а во многих случаях и дизель-генератор в качестве резервного источника энергии во время длительных периодов безветрия. Небольшие предприятия и удаленные поселки могут использовать ВЭУ существенно большей мощности. Маломощные турбины (менее 1 кВт) могут быть использованы для заряда аккумуляторов и электроснабжения малой нагрузки (связь, освещение, электроинструмент, телевизор и т.п.).

Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения могут использовать для преобразования энергии ветра подъемную силу или силу сопротивления. Устройства, использующие подъемную силу, предпочтительнее, поскольку они могут развить в несколько раз большую силу, чем устройства с непосредственным действием силы сопротивления. Последние, кроме того, не могут перемещаться со скоростью, превышающей скорость ветра. Вследствие этого лопасти, на которые действует подъемная сила (ветроколеса), могут быть более быстроходными (быстроходность - отношение окружной скорости элемента поверхности к скорости ветра) и иметь лучшее соотношение мощности и массы при меньшей стоимости единицы установленной мощности.

Ветроколесо может быть выполнено с различным количеством лопастей; от однолопастных ветрогенераторов с контргрузами до многолопастных (с числом лопастей до 50 и более). Ветроколеса с горизонтальной осью вращения выполняют иногда фиксированными по направлению, т.е. они не могут вращаться относительно вертикальной оси, перпендикулярной направлению ветра. Такой тип ветрогенераторов используется лишь при наличии одного, господствующего направления ветра. В большинстве же случаев система, на которой укреплено ветроколесо (так называемая головка), выполняется поворотной, ориентирующейся по направлению ветра. У малых ветрогенераторов как правило применяются для этой цели хвостовые оперения, у больших - ориентацией управляет электроника.

Для ограничения частоты вращения ветроколеса при большой скорости ветра используется ряд методов, в том числе установка лопастей во флюгерное положение, использование клапанов, установленных на лопастях или вращающихся вместе с ними, а также устройства для вывода ветроколеса из-под ветра с помощью бокового плана, расположенного параллельно плоскости вращения колеса.

Лопасти могут быть непосредственно закреплены на валу генератора, или же вращающий момент может передаваться от его обода через вторичный вал к генератору, или другой рабочей машине.

Перпендикулярное направление действия ветра на установки с горизонтальной осью вращения оказалось малоэффективным, так как также требует использования систем ориентации и сравнительно сложных методов съема мощности, что ведет к потере их эффективности. Они не имеют преимуществ по сравнению с другими типами ветродвигателей с горизонтальной и вертикальной осью вращения.

Рисунок 2.18 - Карта ветров в России

Рисунок 2.19 - График зависимоти вырабатываемой мощности ветрогенератора от скорости ветра

Вы видите, как сильно возрастает величина мощности ветрового потока при увеличении скорости ветра только на 1м / с. Для дальнейших расчетов найдем среднечасовую мощность за зимние сутки:

                     (2.13)

Потребление за 8 часов :

Далее нужно умножить получившееся значение на коэффициент 1,2 учитывающий потери в инверторе:

, Втч                         (2.14)

 Втч

Как видно из графика, среднегодовая скорость ветра в г. Ростов-на-Дону равна 7 м/с. Определяем количество вырабатываемой энергии за 8 часов Wвет.

                          (2.15)

где: V - скорость ветра,м/с

Wм - мгновенная мощность ветроустановки Вт.

Определяем количество ветроустановок

            (2.16)

Округляем до ближайшего целого n=2. Для резервной подпитки будет достаточно две ветроустановки ОМ-3000-48 мощостью 3 кВт.

Рисунок 2.20 - ветроустановка ОМ-3000-48 мощностью 3 кВт

2.10 Структура ветро-солнце-дизельной энергосистемы

Основным источником электрической энергии в системе электроснабжения является солнечная панель. Она заряжает АБ в дневное время суток с помощью солнечного зарядного устройства. Еще одним источником электрической энергий является ветрогенератор который преобразует энергию ветра в энергию трехфазного переменного тока. Выпрямитель регулятора заряда преобразует трехфазный ток в энергию постоянного тока, который заряжает аккумуляторную батарею. Ограничитель максимального тока предназначен для защиты порционно зарядного устройства от больших токов. В свою очередь ПЗУ предназначен для того чтоб равномерно распределять разят между АБ. Аккумуляторные батарей осуществляют накопление электроэнергии. К батарее подключается инвертор, который преобразует напряжение 48 В постоянного тока в стандартное синусоидальное напряжение 220 В 50 Гц и обеспечивает питание потребителей базовой станции переменным током.

Рисунок 2.21 - Структурная схема солнце - ветро-дизельного комплекса системы автономного электроснабжения базовой станции спутниковой связи

Регулятор заряда предохраняет АБ от перезаряда. При заряженной батарее избыток электрической энергии контроллер заряда переключает на термоэлектрический нагреватель (ТЭН).

Современные инверторы(«Xantrex» SW) совмещают в себе несколько функций: преобразователь напряжения постоянного тока в переменное, зарядное устройство от сети 220 В 50 Гц или от дизель-генератора, программируемый контроллер, контролирующий напряжение сети, выходное напряжение и входное напряжение с аккумуляторных батарей.

В случае штилевой погоды потребители запитаны также через инвертор, который преобразует напряжение постоянного тока аккумуляторной батареи в напряжение переменного тока. Инвертор контролирует степень разряженности аккумуляторной батареи по величине напряжения. При снижении напряжения батареи ниже допустимого, инвертор выдает команду на включение дизель-генератора(Gesan L10) .После выхода ДГ на рабочий режим, напряжение переменного тока с дизель-генератора подается через инвертор потребителям и, с помощью встроенного в инвертор зарядного устройства, заряжает аккумуляторную батарею, от которой продолжается электроснабжение потребителей постоянного тока. Режим заряда аккумуляторной батареи программируется в контроллере инвертора и им контролируется. При полном заряде аккумуляторной батареи инвертор формирует сигнал на выключение ДГ.

2.11 Синергетический эффект

Входящие в состав Энергетической системы ветровая турбина ВРТБ, фотоэлектрические преобразователи и аккумуляторная батарея работают одновременно. Это обеспечивает синергетический эффект: обеспечивается расчетная выработка энергии в любых погодных условиях с одновременным снижением потребной емкости аккумуляторной батареи. Такой эффект объясняется тем, что солнечный и ветровой первичные источники энергии дополняют друг друга: в периоды, когда снижается солнечная радиация, усиливается ветер и наоборот. При этом обеспечивается постоянная подача энергии потребителям в течение суток, месяца и года.

Рисунок 2.22 - Распределение среднедневных скоростей ветра и среднедневных сумм солнечной радиации в течение года, характерные для местности Ростова-на-Дону

2.12 Выбор оборудования

Технические данные всех ЭП приведены в таблице 2.9

Для ЭП № 1 получим:

                                   (2.17)

Iпуск = KпусIном ,А.                               (2.18)

Таблица 2.9 - Технические данные ЭП

Выбираем автомат, кабельную линию к ЩР

Iр щр= 10,27А;

Iкрат = Iпуск= Iпускнаиб +SIном                               (2.19)

Iкрат = 25,7+6,15= 31,85А

Выбираем автомат марки Lexic DX

Iном ав= 63 А > Iн = 10,27А;                                     (2.20)

Iном расц=30 А > Iн = 10,27А;                         (2.21)

Iотс= 300 А;

Iсраб эл расц >1,25´ Iкрат= 1,25´28,77 =35,96 А; 300 А > 35,96 А,  (2.22)

условия выполняются.

Выбираем кабель к ЩР: ВВГнг-1(3х6)+(1х4);

Iдоп= 34 А > Iн = 10,27А                                  (2.23)

Проверим выбранное сечение по коэффициенту защиты Кз автомата, в траншее уложен 1 кабель, поэтому поправочный коэффициент Кп=1, Кз=1 коэффициент защиты для автомата с нерегулируемой характеристикой.

                       (2.24)

условие выполняется.

Принимаем к установке УЗО-Д40,по току утечки 30 mA

Таблица 2.10 - Расчет защитных аппаратов и проводов к ЭП

2.13 Молниезащита объекта

Фактическую основу защиты элементов электрических установок от атмосферных перенапряжений и, соответственно, от поражения прямыми ударами молнии составляет устройство молниеотводов, то есть хорошо заземленных проводников, располагаемых выше, чем защищаемые элементы электрической установки: Вертикально - Осевая Ветроэнергетическая Турбина, фотоэлектрический модуль и основное здание в котором расположено основное радиотехническое оборудование

Имеются три категории устройств молниезащиты: I и II - защищает от прямых ударов, электростатической и электромагнитной индукции и заноса высоких потенциалов. III - от прямых ударов и заноса высоких потенциалов. Зона защиты молниеотвода - это часть пространства внутри которого объект защищен от ударов молнии с определенной степенью надежности: зона типа А-99. 5% и выше, Б-95% и выше.

Например, I категорию защиты и зону типа А должны иметь взрывоопасные объекты по ПТЭ класса ВI и ВII, а II-ВIа и ВIIа причем зоной защиты типа А при ожидаемом количестве поражений в год больше одного, а также Б - меньше одного.

Для приема электростатического заряда молнии и отвода ее токов в землю служат специальные части молниезащиты-молниеотводы, которые состоят из несущей части (опоры), молниеприемника, токоотвода и заземлителя.

По конструкции различают молниеотводы:

) одиночный стержневой.

)двойной стержневой - это 2 стержневых молниеотвода, расположенные по разные стороны защищаемого объекта.

) тросовый - между двойными стержневыми молниеотводами натянут стальной трос.

) молниеприемная сетка, укладываемая на неметаллическую кровлю.

Опоры молниеотводов могут выполняться из стали, железобетона, дерева. Молниеприемники стержневые изготавливаются из стали сечением не менее 100 мм2 и длиной не менее 200 мм. В качестве молниеприемника могут служить металлические конструкции объектов (трубы, дефлекторы, кровля и т. п. ).

Молниеприемники тросовых молниеотводов выполняются из стального многопроволочного оцинкованного троса сечением не менее 35 мм2. Молниеприемная сетка выполняется из стальной проволоки 6-8 мм или полосовой стали сечением не менее 46 мм2 и укладывается непосредственно на кровлю или под слой негорючего утеплителя или гидроизоляции. Узлы сетки соединяются сваркой. Размер ячеек должен быть не более 36м2 (6*6 м) для защиты II категории и 150 м2 (12*12) для III категории.

Для молниезащиты II и III категории допускается в качестве молниеприемника использовать металлическую кровлю.

Все металлические элементы объекта, расположенные на крыше должны быть соединены с металлом кровли или сетки, а неметаллические элементы, возвышающиеся над кровлей должны иметь дополнительные молниеприемники.

Токоотводы, соединяющие сетку или кровлю с заземлителями прокладываются не реже, чем через 25 м по периметру здания.

Токоотводы выполняются в виде стальных тросов, полос, труб, сечением (24-48 мм2) согласно и прокладываются к заземлителям кратчайшим путем.

Заземлители делятся на:

а) углубленные из полосовой или круглой стали, укладываемые на дно котлована.

б) вертикальные из стальных ввинчиваемых стержней (2-5 м) или на уголковой стали; верхний конец заземлителя углубляется на 0. 6-0. 7 м.

в) горизонтальные - из круглой или полосовой стали (160 мм2) уложенные на глубине 0. 6-0. 8 м в виде одного или нескольких симметричных лучей.

г) комбинированные - вертикальные и горизонтальные. Сечение элементов заземлителей должны быть не менее требуемых.

Соединение молниеприемников токоотводов и заземлителей на сварке. Среднегодовая интенсивность грозовой деятельности в часах определяется по спецкарте.

Ожидаемое количество поражений молнией в год:

= (S+6*h)*(L+6*h)*n*10000                                      (2.25)

где S, L - соответственно ширина и длина защищаемого объекта, м; h - наибольшая высота объекта, м; n - среднегодовое число ударов молний в 1 км2 земной поверхности.

Таблица 2.11 - Среднегодовое число ударов молний в 1 км2

Величина импульсного сопротивления заземлителя связана с предельно допустимым сопротивлением растеканию тока промышленной частоты.

и = K

где - коэффициент импульса принимается согласно; Rи для каждого заземлителя должна быть не более 10 Ом (для защиты II категории 20 Ом), а в грунтах с удельным сопротивлением 500 Ом*м допускается до 40 Ом.

Для защиты от заноса высоких потенциалов в защищаемый объект по подземным металлическим коммуникациям необходимо заземлители и подводы к ним располагать на расстоянии Sз = 0. 5*Rист и Sз = 0. 3*Rитр, но не менее 3 м. где Rист, Rитр - величина Rи для стержневого и тросового заземлителя. Коммуникации при вводе в здание соединяются с заземлителями.

Ввод в здание с защитой I и II категории электрических сетей напряжением до 1000 В, сетей телефона, радио и сигнализации выполняется кабелем; металлическая оболочка кабелей заземляется у ввода в здание и в местах перехода воздушных линий в кабель. Кроме того, в местах перехода линий в кабель между каждой жилой и заземленными элементами устраиваются закрытые искровые промежутки или разрядники (например, РВН -0. 5).

Ввод в здание с защитой III категорий линий электрических сетей выполняется по ПТЭ, а линий связи и пр. по ведомственным нормам и правилам.

Защита от электростатической индукции должна выполняться путем присоединения металлических корпусов всего оборудования, аппаратов и металлических конструкций к специальному или защитному заземлению.

Защита от электромагнитной индукции между трубопроводами и другими протяженными металлическими предметами (оболочки кабелей и пр. ) в местах их возможного сближения на расстоянии 10 см и менее через каждые 20 м для объектов I категории защиты и 25-30 см для II категории привариваются металлические перемычки (для недопущения незамкнутых контуров).

При выполнении молниезащиты также необходимо учитывать следующее: для повышения безопасности людей и животных необходимо заземлители молниеотводов размещать в редко посещаемых местах, в удалении на 5 м и более от проезжих и пешеходных дорог; для исключения заноса высоких электрических потенциалов в защищаемые объекты по подземным коммуникациям, необходимо размещать заземлители и токоотводы к ним на достаточном расстоянии от этих коммуникаций, для исключения перекрытия разряда от молниеприемника на достаточном расстоянии от элементов объекта.

Размеры ВЭУ:=10м

Площадь 5х5м

Расчет для зоны Б.

где Д - расстояние между молниеотводами, поэтому Д=0 т.к. молниеотвод один.к - высота вэс,- высота стержня,- высота сооружения,- высота перелома образующей конуса,

Из неравенства находим:

                               (2.26)

                                (2.27)

                     (2.28)

СП - Солнечная панель

ВЭУ - ветроэне ветроэнергетическая установка

Рисунок 2.23 -молниезащитная зона

Защитные свойства стержневого молниеотвода характеризуется зоной защиты, под которой понимают пространство вокруг молниеотвода, где поражение защищаемого объекта атмосферными разрядами маловероятно.

Таким образом, при высоте молниеотводов разной 22м, данная ВЭУ будет находиться в защитной зоне.

По результатам расчёта производим необходимые построения очертаний зоны защиты.

При установке молниеотводов на порталах подстанции для повышения надёжности грозозащиты необходимо:

а) У стоек конструкций с молниеотводами устраивать дополнительный заземлитель из двух, трёх труб длинной три, пять метра;

б) Обеспечить растекание тока молнии от конструкций к молниеотводом не менее чем в трёх, четырёх направлениях;

в) Число изоляторов в гирляндах на порталах увеличить на два изолятора по сравнению с обычным;

г) Присоединение заземлителя трансформаторов производить на расстоянии не менее пятнадцати метров от заземлителя молниеотвода.

2.14 Расчет зануления

Питание электроприборов внутри помещения осуществляется от трехфазной сети напряжением 220 В и частотой 50 Гц с использованием автоматов токовой защиты. Состав оборудования приведен в таблицеице 15.2

Таблица 2.12 Состав оборудования

Основной мерой защиты от поражения электрическим током в сетях напряжением до 1000 В является зануление.

Зануление служит для защиты от поражения электрическим током при повреждении изоляции проводов электроустановки.

Занулением называется намеренное соединение металлических нетоковедущих частей, которые могут случайно оказаться под напряжением, с многократно заземленным нулевым проводом. Зануление применяется в четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью.

Цель зануления - быстро отключить электроустановку от сети при замыкании одной (или двух) фазы на корпус, обеспечить безопасность прикосновения человека к зануленному корпусу в аварийный период.

К частям, подлежащим занулению, относятся корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, выключателей светильников и т.п.; приводы электрических аппаратов: вторичные обмотки измерительных трансформаторов, металлические конструкции распределительных устройств, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, контрольных и наладочных стендов, корпуса передвижных и переносных электроприемников, а также электрооборудование, размещенное на движущихся частях станков, машин и механизмов.

В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток короткого замыкания, превышающий не менее чем в три раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя, а для автоматического выключателя с номинальным током более 100А - не менее 1,25.

Принципиальная схема зануления приведена на рисунке 2.24 На схеме видно, что ток короткого замыкания Iкз в фазном проводе зависит от фазного напряжения сети Uф и полного сопротивления цепи, складывающегося из полных сопротивлений обмотки трансформатора Zт/3, фазного проводника Zф, нулевого защитного проводника Zн, внешнего индуктивного сопротивления петли фазный проводник- нулевой защитный проводник (петля фаза - нуль) Xп, активного сопротивления заземления нейтрали трансформатора R0

А-аппарат защиты (предохранитель или автоматический выключатель);о-заземление нейтрали.

Рисунок 2.24 - Принципиальная схема сети переменного тока с занулением

Поскольку R0, как правило, велико по сравнению с другими элементами цепи, параллельная ветвь, образованная им, создает незначительное увеличение тока короткого замыкания, что позволяет пренебречь им. В то же время такое допущение ужесточает требования к занулению и значительно упрощает расчетную схему.

Рисунок 2.25 - Упрощенная схема зануления

В этом случае выражение короткого замыкания Iкз (А) в комплексной форме будет:

Iкз = Uф / ( Zт / 3 + Zф + Zн +jХn),                                      (2.29)

где Uф - фазное напряжение сети, В;т - комплекс полного сопротивления обмоток трехфазного источника тока (трансформатора ), Ом;ф = Rф + jХФ-комплекс полного сопротивления фазного провода, Ом;н = Rн + jХн - комплекс полного сопротивления нулевого защитного проводника, Ом;ф и Rн - активные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников, Ом;ф и Хн - внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников, Ом;

Хп - внешнее индуктивное сопротивление контура (петли) фазный проводник - нулевой защитный проводник (петля фаза - нуль), Ом;п =Zф +Zн + jХn - комплекс полного сопротивления петли фаза - нуль, Ом.

С учетом последнего:

кз = Uф / ( Zм / 3 + Zn )                                    (2.30)

При расчете зануления принято применять допущение, при котором для вычисления действительного значения ( модуля ) тока короткого замыкания Iкз модули сопротивления обмотки трансформатора и петли фаза - нуль Zт / 3 и Zп складываются арифметически .Это допущение также ужесточает требования безопасности и поэтому считается допустимым, хотя и вносит некоторую неточность ( 5% ).

Полное сопротивление петли фаза - нуль в действительной форме определяется из выражения:

Zn = Ö( Rф + Rн )2 + (Xф +Хн + Хп )2, Ом                        (2.31)

К тока короткого замыкания, определяемого требованиями к занулению :

К × Iн £ Uф /( Zт/3 + Ö(Rф + Rн) 2 + (Хф + Хн + Хп )2                (2.32)

где Iн- номинальный ток аппарата защиты, которым защищен электроприемник.

Значение коэффициента К принимается равным К 3 в случае, если электроустановка защищается предохранителями и автоматическими выключателями, имеющими обратнозависимую характеристику от тока . В случае, если электроустановка защищается автоматическим выключателем, имеющим только электромагнитный расцепитель (отсечку), то для автоматов с Iн до 100 А, К = 1,4, а для автоматов с Iн > 100 А, К = 1,25.

Значение полного сопротивления масляного трансформатора во многом определяется его мощностью, напряжением первичной обмотки, конструкцией трансформатора.

Расчет зануления для жилого дома.

Исходные данные:

напряжение сети - 0,23 кВ;

мощность - 8,39кВА;

мощность наиболее удаленного электроприемника (кондиционер)

Р = 2,4 кВт;

ток нагрузки щита распределительного (ЩР) Iн=25,77 А

длина кабеля до ШР-2, L1 = 5 м;

длина провода от ШР-2 до кондиционера, L2 = 10 м

Схема замещения приведена на рисунке 2,26

Рисунок 2.26 - Схема замещения

Определение токов нагрузки и выбор аппаратов защиты:

Номинальный ток (кондиционер):

А                                (2.33)

Принимаем Iнавт.выкл.=25 А; Iнпл.вст=20 А. (>IрТЭН=11,59А)

Определение полных сопротивлений элементов цепи:

а) сопротивление трансформатора для группы соединения Д/У0 - 11 Zт=0,027 Ом

б) сопротивление кабеля, при сечении фазной жилы 10 мм2 и нулевой 8 мм2 Zпфо=1,8 Ом/км

Zп= Zпфо´ L1=1,8´0,005 = 0,009 Ом;                      (2.34)

в) сопротивление провода при сечении фазной жилы 4 мм2 и нулевой 3 мм2 Zпфо=2,54 Ом/км

Zп= Zпфо´ L2= 2,54´ 0,01 = 0,025 Ом            (2.35)

Определение тока КЗ :

                               (2.36)

                       (2.37)

Определение кратности тока

                                              (2.38)

                                         (2.39)

условие Iкз ³ Iн ´ К , где Ка = 1,25; Кпв = 3, то 12221 А >50´1,25=62.5 А и

,25 ´ 20 = 25 А

Определение времени срабатывания аппарата защиты: автомата- принимается из справочника. В данном случае время отключения аппарата защиты равно 0,16 секунд.

Потенциал корпуса поврежденного оборудования:

Uк1 = Iкз´ Zн1 = 12,221 ´ 0,014 = 171.094 В, где Zн1 - сопротивление нулевой жилы кабеля, Zн1 = Rн1 , так как величина внутреннего индуктивного сопротивления Хн1 алюминиевого проводника сравнительно мала (около 0,0156 Ом/км).

                              (2.40)

где r - удельное сопротивление алюминиевой жилы принимается равной 0,028 Ом´мм2/м;

S - сечение жилы, мм2;

L - длина проводника, м.

Uк2 = Iкз´ Zн2 = 5,116 ´ 0,026 = 133.186 В                      (2.41)

где , где Zн2 - сопротивление нулевого провода, Zн2 = Rн2

                         (2.42)

где r =0.0078 Ток, проходящий через тело человека, равен:

                                     (2.43)

                                      (2.44)

Такие величины тока являются опасными для жизни. Может возникнуть паралич дыхания при воздействий от 3 секунд и дольше, т.е. время срабатывания автоматического выключателя верное.

3.ОХРАНА ТРУДА И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

3.1 Производство работ в действующих электроустановках

Ремонтные, монтажные, наладочные, строительные и другие работы, выполняемые в действующих электроустановках, в том числе на воздушных и кабельных линиях электропередачи, в отношении мер безопасности можно разделить на три категории: работа со снятием напряжения, работа без снятия напряжения, работа под напряжением.

Работа со снятием напряжения выполняется при полном или частичном отключении электроустановки. При работах с частичным включением работающий не должен приближаться сам и приближать инструмент и приспособления, с которыми он работает , к токоведущим частям, находящимся под напряжением, на расстояния меньше указанных в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Наименьшее расстояние от токоведущих частей

Наименьшее допустимое расстояние от людей и применяемых ими инструментов и приспособлений, а так же от временных ограждений до токоведущих частей, находящихся под напряжением.

Рисунок 3.1 Наименьшие допустимые расстояния от человека до токоведущих частей

Наименьшие допустимые расстояния от человека, выполняющего работы в действующей электроустановке, до токоведущих частей, находящихся под напряжением выше 1000 В напряжением, будет меньше указанного в таблице 3.1. В электроустановках напряжением 6... 110 кВ при работе около неогражденных токоведущих частей, находящихся под напряжением, запрещается располагаться так, чтобы эти части находились сзади или с двух боковых сторон.

На рисунке 3.1 показано, как определить расстояния от человека, выполняющего работы в действующих установках, до токоведущих частей, находящихся под напряжением выше 1000 В.

Работы без снятия напряжения выполняются без отключения каких-либо частей электроустановки. При этом работать разрешается за постоянными и временными ограждениями токоведущих частей, на корпусах оборудования, на поверхности оболочек кабелей, а также на расстояниях от неогражденных токоведущих частей, находящихся под напряжением, больше указанных в таблице 3.1.

Работы под напряжением выполняются непосредственно на токоведущих частях, находящихся под напряжением, с применением электрозащитных средств, а также на расстояниях от токоведущих частей меньше указанных в таблице 3.1. Электрозащитные средства, применяемые при этих работах, используются для изоляции человека от токоведущих частей, находящихся под напряжением (изолирующие штанги и клещи, диэлектрические перчатки и т.д.), либо от земли (диэлектрические ковры, боты и галоши, изолирующие подставки, специальные изолирующие устройства, применяемые при работах под напряжением на ВЛ выше 1000 В, и др.).

В электроустановках все работы производятся при обязательном соблюдении следующих условий:

•           работу можно выполнять только с разрешения уполномоченного на это официального лица в соответствии с заданием, оформленным в виде наряда-допуска или распоряжения;

•           должны быть выполнены организационные и технические мероприятия, обеспечивающие персоналу безопасные условия труда.

Наряд выдается на большую часть работ, выполняемых в электроустановках, в том числе наиболее важных, сложных и продолжительных. Он выписывается в двух, а при передаче его по телефону или радио - в трех экземплярах. Выдавать наряд разрешается на срок не более 15 календарных дней со дня начала работы. Он может быть продлен также на 15 календарных дней со дня продления.

Наряды, работы по которым полностью закончены, хранят как документы особой важности в течение 30 сут. По истечении этого срока они могут быть уничтожены.

Распоряжение - устное (или письменное произвольной формы) задание на безопасное выполнение работы, определяющее ее содержание, место, меры безопасности (если они требуются) и лиц, которым поручено ее выполнение. Работы по распоряжению менее сложны, чем работы по наряду, и в большинстве случаев их разрешается выполнять единолично.

Распоряжение выдается на менее сложные, а также на кратковременные (продолжительностью не более 1 ч) и неотложные работы. Оно имеет разовый характер; срок его действия определяется продолжительностью рабочего дня исполнителей. В целях обеспечения безупречной организации выполнения работ для исключения несчастных случаев при высокой производительности труда и хорошем качестве работ принимают следующие организационные мероприятия:

-       назначение лиц, ответственных за безопасное ведение работ;

-       выдача нарядов или распоряжений на проведение работ;

-       допуск бригады к работе;

-       надзор за соблюдением бригадой требований безопасности;

-       оформление перерывов в работе и ее окончания.

Кроме организационных мероприятий необходимо проводить и технические мероприятия:

-       производство необходимых отключений и принятие мер, препятствующих ошибочному или произвольному включению коммутационной аппаратуры;

-       проверка отсутствия напряжения на отключенных токоведущих частях;

-       вывешивание переносных плакатов безопасности при необходимости установки временных ограждений;

-       наложение временных заземлений на отключенные токоведущие части.

Технические мероприятия обеспечивают безопасность персонала при выполнении работ с полным или частичным снятием напряжения с электроустановки.

Ответственные за организацию и выполнение работ в действующих, электроустановках и их функциональные обязанности приведены в таблице. 3.2.

Таблица 3.2 - Ответственные за организацию и выполнение работ в действующих электроустановках и их функциональные обязанности

Допуск бригады к работе производится после проверки подготовки рабочего места. При этом допускающий должен:

1)         проверить соответствие состава бригады указанному в наряде или распоряжении по именным удостоверениям;

2)         произвести инструктаж - ознакомить бригаду с содержанием наряда, распоряжения;

3)         указать границы рабочего места;

4)         показать ближайшее к рабочему месту оборудование и токоведущие части ремонтируемого и соседних с ним присоединений, к которым запрещается приближаться независимо от того, находятся они под напряжением или нет;

5)         показать бригаде, что напряжение отсутствует: показать установленые заземления или проверить отсутствие напряжения, если заземления не видны с рабочего места, а в электроустановках 35 кВ и выше (где позволяет конструктивное исполнение) - прикоснуться впоследствии рукой к токоведущим частям.

Проведение инструктажа и допуска к работе по наряду оформляется подписями в наряде допускающего и производителя работ (наблюдающего с указанием даты и времени допуска, а допуска по распоряжению записью в оперативном журнале).

3.2 Средства и способы пожаротушения

Химическую реакцию окисления, сопровождающуюся выделением теплоты и света, называют горением. Для осуществления такой химической реакции требуется источник загорания (импульса) горючее вещество, и окислитель. Окислителем обычно является кислород воздуха, но им также может быть хлор, фтор, бром, йод, окислы азота и т.д.

Существуют следующие классификации горения:

) по свойствам горючей смеси:

гомогенное горение - горение, при котором исходные вещества имеют одинаковое агрегатное состояние (например, горение газов);

гетерогенное горение - горение твердых и жидких горючих веществ.

) по скорости распространения пламени:

·              дефлаграционное, свойственным пожарам, (порядка десятка метров в секунду);

·              взрывное (порядка сотни метров в секунду);

·              детонационное (порядка тысячи метров в секунду) горение.

) по процессу возникновения горения:

·              возгорание - возникновение горения под воздействием источника зажигания. Как возгорание характеризуется возникновение горения веществ и материалов при воздействии тепловых импульсов с температурой выше температуры воспламенения.

·              воспламенение - возгорание, сопровождающееся появлением пламени;

·              самовозгорание - явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества (материала, смеси) при отсутствии источника зажигания. К процессу самовозгорания относится возникновение горения при температурах ниже температуры самовоспламенения.

·              самовоспламенение - самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени;

·              взрыв - чрезвычайно быстрое химическое (взрывчатое) превращение, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу.

Оценка пожарной опасности веществ и материалов.

При оценке пожарной опасности веществ и материалов учитывают следующее:

) Температура самовоспламенения и концентрационные пределы воспламенения, определяющие критические условия возникновения и развития процесса горения. Минимальную температуру вещества или материала, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением пламенного горения называют температурой воспламенения. Концентрационными пределами воспламенения являются максимальная концентрация горючих газов и паров, при которой еще возможно распространение пламени и минимальная концентрация горючих газов и паров в воздухе, при которой они способны загораться и распространять пламя. Концентрационные пределы воспламенения не постоянны и зависят от ряда факторов. Наибольшее влияние на пределы воспламенения оказывают мощность источника воспламенения, примесь инертных газов и паров, температура и давление горючей смеси.

) Агрегатное состояние вещества.

) Достаточное для горения Количество газообразных горючих продуктов, потому что горение, как правило, происходит в газовой среде.

) Степень горючести (сгораемости) веществ.

В зависимости от степени горючести, вещества и материалы делят на:

·              негорючие (несгораемые) - вещества и материалы, не воспламеняющиеся даже при воздействии достаточно мощных импульсов.

·              горючие - такие вещества и материалы, которые при воспламенении посторонним источником продолжают гореть и после его удаления (сгораемые);

·              трудногорючие (трудносгораемые) - такие вещества, которые не способны распространять пламя и горят лишь в месте воздействия импульса;

Способность к возгоранию веществ характеризуется линейной (выраженной в см/с) и массовой (г/c) скоростями горения (распространения пламени) и выгорания (г/м2*с), а также предельным содержанием кислорода, при котором еще возможно горение. Для обычных горючих веществ (углеводородов и их производных) это предельное содержание кислорода составляет 12-14%, для веществ с высоким значением верхнего предела воспламенения (водород, сероуглерод, окись этилена и др.) предельное содержание кислорода составляет 5% и ниже.

Методы и средства профилактики противопожарной защиты.

В большинстве случаев пожары на обжитых человеком территориях, на предприятиях возникают в связи с нарушением технологического режима.

Государством, для того, чтобы предотвратить пожароопасные ситуации, созданы специальные документы, описывающие основы противопожарной защиты, например, следующие стандарты: ГОСТ 12.1.004-76 "Пожарная безопасность" и ГОСТ 12.1.010-76 "Взрывобезопасность", проводятся различные мероприятия по пожарной профилактике.

Такие мероприятия разделяют на:

технические - мероприятия, к которым относят соблюдение противопожарных правил, норм при проектировании зданий, при устройстве электропроводов и оборудования, отопления, вентиляции, освещения, правильное размещение оборудования;

эксплуатационные - своевременные профилактические осмотры, ремонты и испытания технологического оборудования;

организационные - мероприятия, которые предусматривают правильную эксплуатацию машин и внутризаводского транспорта, правильное содержание зданий, территории, противопожарный инструктаж рабочих и служащих, организацию добровольны пожарных дружин, пожарно-технических комиссий, издание приказов по вопросам усиления пожарной безопасности и т.д;

·              мероприятия режимного характера - запрещение курения в неустановленных местах, производства сварочных и других огневых работ в пожароопасных помещениях и т.д.

Методы и средства предотвращения пожара.

. Противопожарные преграды.

Противопожарными преградами считают стены, перегородки, перекрытия, двери, ворота, люки, тамбур-шлюзы и окна, отвечающие ряду представленных требований.

Например, противопожарные двери, окна и ворота в противопожарных стенах не должны иметь проемов и отверстий, через которые могут проникать продукты горения при пожаре, они должны иметь предел огнестойкости не менее 1.2 часа, а противопожарные перекрытия не менее 1 часа; противопожарные стены должны быть выполнены из несгораемых материалов, иметь предел огнестойкости не менее 2.5 часов и опираться на фундаменты, их проверяют на устойчивость с учетом возможности одностороннего обрушения перекрытий и других конструкций при пожаре.

Противопожарные разрывы устраивают между зданиями для предупреждения распространения пожара с одного здания на другое.

При определении требований к противопожарным разрывам учитывают, что наибольшую опасность в отношении возможного воспламенения соседних зданий и сооружений представляет тепловое излучение от очага пожара. Количество принимаемой теплоты соседним с горящим объектом зданием зависит от свойств горючих материалов и температуры пламени, величины излучающей поверхности, площади световых проемов, группы возгораемости ограждающих конструкций, наличия противопожарных преград, взаимного расположения зданий, метеорологических условий и т.д.

Устройства и методы защиты при возникновении пожара.

Одним из основных факторов обеспечения пожарной безопасности не только в машиностроении, но и на других промышленных и коммунальных объектах является применение автоматических средств обнаружения пожаров, которые позволяют оповестить дежурный персонал о пожаре и месте его возникновения.

Они направляют на приемную станцию по проводам преобразованные в электрические сигналы определенной формы неэлектрические физические величины (излучение тепловой и световой энергии, движение частиц дыма).

Виды классификации пожарных извещателей.

Существуют следующие классификации пожарных извещателей:

) по способу действия:

·              приборы ручного действия, предназначенные для выдачи дискретного сигнала при нажатии соответствующей пусковой кнопки;

·              приборы автоматического действия для выдачи дискретного сигнала при достижении заданного значения физического параметра (температуры, спектра светового излучения, дыма и др.);

) по принципу действия:

·              максимальные - реагируют на абсолютные величины контролируемого параметра и срабатывают при определенном его значении;

·              дифференциальные - реагируют только на скорость изменения контролируемого параметра и срабатывают только при ее определенном значении.

) по способу преобразования необходимых физических величин:

·              генераторные извещатели, в которых изменение неэлектрической величины вызывает появление собственной ЭДС;

·              параметрические извещатели, преобразующие неэлектрические величины в электрические с помощью вспомогательного источника тока;

) по параметрам газовоздушной среды, которая вызывает срабатывание пожарного извещателя:

·              тепловые;

·              световые;

·              дымовые;

·              кобминированные;

·              ультразвуковые;

) по исполнению:

·              извещатели нормального исполнения;

·              взрывобезопасные;

·              искробезопасные;

·              герметичные.

Принципы построения и функционирования пожарных извещателей разных видов.

Для пространственного обнаружения очага загорания и подачи сигнала тревоги предназначены ультразвуковые извещатели. Он работают следующим образом. В контролируемое помещение излучаются ультразвуковые волны. В этом же помещении расположены приемные преобразователи, которые, действуя подобно обычному микрофону, преобразуют ультразвуковые колебания воздуха в электрический сигнал. Если в контролируемом помещении отсутствует колеблющееся пламя, то частота сигнала, поступающая от приемного преобразователя, будет соответствовать излучаемой частоте. При наличии в помещении движущихся объектов отраженные от них ультразвуковые колебания будут иметь частоту, отличную от излучаемой (эффект Доплера). Плюсы ультразвуковых сигнализаций - безынерционность, большая контролируемая площадь. Минус - возможные ложные срабатывания.Дымовые извещатели, работающие на принципе рассеяния частицами дыма теплового излучения, называются фотоэлектрическими, а использующие эффект ослабления ионизации воздушного межэлектродного промежутка дымом - ионизационными.На принципе изменении электропроводности тел, контактной разности потенциалов, ферромагнитных свойств металлов, изменении линейных размеров твердых тел и т.д строятся тепловые извещатели. Тепловые извещатели максимального действия срабатывают при определенной температуре. Недостаток таких приборов - зависимость чувствительности от окружающей среды. Дифференциальные тепловые извещатели имеют достаточную чувствительность, но малопригодны в помещениях, где могут быть скачки температуры.

Безопасную эвакуацию людей на случай возникновения пожара предусматривают при планировке зданий. План эвакуации должен обеспечить людям при возникновении пожара возможность покинуть здание в течение минимального времени, которое определяется кратчайшим расстоянием от места их нахождения до выхода наружу.

К плану эвакуации любого помещения предъявляются следующие требования:

1.      Число эвакуационных выходов из зданий, помещений и с каждого этажа зданий определяется специальным расчетом, но должно составлять не менее двух. Эвакуационные выходы должны располагаться во всех частях и корпусах здания. При этом лифты и другие механические средства транспортирования людей при расчетах не учитывают.

2.      Ширина участков путей эвакуации должна быть не менее 1 м, а дверей на путях эвакуации не менее 0.8м.

.        Ширина наружных дверей лестничных клеток должна быть не менее ширины марша лестницы, высота прохода на путях эвакуации - не менее 2 м.

.        При проектировании зданий и сооружений для эвакуации людей должны предусматриваться следующие виды лестничных клеток и лестниц: незадымляемые лестничные клетки (сообщающиеся с наружной воздушной зоной или оборудованные техническими устройствами для подпора воздуха); закрытые клетки с естественным освещением через окна в наружных стенах; закрытые лестничные клетки без естественного освещения; внутренние открытые лестницы (без ограждающих внутренних стен); наружные открытые лестницы. Для зданий с перепадами высот следует предусматривать пожарные лестницы.

Наибольшее распространение в практике пожаротушения получили следующие принципы прекращения горения:

1.      охлаждение очага горения ниже определенных температур;

2.      изоляция очага горения от воздуха или снижение путем разбавления воздуха негорючими газами концентрации кислорода до значения, при котором не может происходить горение;

.        создание условий огнепреграждения, т.е. таких условий, при которых пламя распространяется через узкие каналы.

.        интенсивное торможение (ингибирование) скорости химической реакции в пламени;

.        механический срыв пламени в результате воздействия на него сильной струи газа и воды;

Классификация аппаратов пожаротушения.

. Передвижные аппараты пожаротушения (пожарные машины).

специальные пожарные машины, предназначенные для других огнетушащих средств или для определенных объектов;

автоцистерны, доставляющие на пожар воду и раствор пенообразователя и оборудованные стволами для подачи воды или воздушно-механической пены различной кратности;

Различают передвижные (пожарные автомашины), стационарные установки и огнетушители (ручные до 10 л. и передвижные и стационарные объемом выше 25 л.).

. Стационарные установки.

Для тушения пожаров в начальной стадии их возникновения без участия людей применяют стационарные установки, которые монтируют в зданиях и сооружениях, а также для защиты наружных технологических установок.

Стационарные установки могут быть автоматическими и ручными с дистанционным пуском. Как правило, автоматические установки оборудуются также устройствами для ручного пуска.

По применяемым огнетушащим средствам их подразделяют на водяные, пенные, газовые, порошковые и паровые. Установки бывают водяными, пенообразующими и установки газового тушения.

Установки газового тушения эффективнее и менее сложны и громоздки, чем многие другие.

1.      Огнетушители.

Огнетушителями маркируются буквами, характеризующими вид огнетушителя по разряду, и цифрой, обозначающей его вместимость (объем).

По виду огнетушащих средств огнетушители подразделяются на:

2.      жидкостные - огнетушители, в которых используют воду с добавками - для улучшения заливаемости, понижения температуры замерзания и т.д.;

3.      углекислотные - в которых используют сжиженную двуокись углерода, применяются для тушения объектов под напряжением до 1000В;

химпенные, использующие водяные растворы кислот и щелочей, предназначены для тушения твердых материалов и ГЖ на площади до 1 кв.м;

воздушно-пенные используются при тушении загорания ЛВЖ, ГЖ, твердых (и тлеющих) материалов (кроме металлов и установок под напряжением);

хладоновые, предназначены для тушения загорания ЛВЖ, ГЖ, горючих газов, в них используют хладоны 114В2, 13В1;

порошковые, использующие порошки ПС, ПСБ-3, ПФ и т.д. используются при тушении материалов, установок под напряжением;

комбинированные: заряженные МГС, ПХ используют при тушении металлов; ПСБ-3, П-1П - при тушении ЛВЖ, ГЖ, горючих газов.

Вещества, используемые в пожаротушении.

Газы.

Для тушения пожаров инертные газообразные разбавители, такие, как двуокись углерода, азот, дымовые или отработавшие газы, пар, а также аргон и другие газы. Двуокись углерода (углекислый газ) занимает особое место среди огнетушащих составов. Её применяют для тушения складов ЛВЖ, аккумуляторных станций, сушильных печей, стендов для испытания электродвигателей и т.д. Однако двуокись углерода нельзя применять для тушения веществ, в состав молекул которых входит кислород, щелочных и щелочноземельных металлов, а также тлеющих материалов. В этих случаях используют азот или аргон, причем последний применяют при опасности образования нитридов металлов, обладающих взрывчатыми свойствами и чувствительностью к удару.

Огнетушащий эффект названных сплавов обуславливается потерями теплоты на нагревание разбавителей и снижением теплового эффекта реакции, их действие на огонь заключается в разбавлении воздуха и снижении в нем содержания кислорода до концентрации, при которой прекращается горение.

Новый способ подачи газов к очагу возгорания.

Сегодня всё чаще используют новый способ подачи газов в сжиженном состоянии в защищаемый объем. Такой способ подачи газов обладает существенным преимуществами перед подачей сжатых газов, потому что при использовании сжиженных газов отпадает необходимость в ограничении размеров допускаемых к защите объектов, поскольку жидкость занимает примерно в 500 раз меньший объем, чем равное по массе количество газа, и не требует больших усилий для транспортировки. Плюс к этому, при испарении сжиженного газа достигается значительных охлаждающий эффект. Поскольку при подаче сжиженных газов создается мягкий режим заполнения без опасного повышения давления, отпадает ограничение, связанное с возможным разрушением ослабленных проемов.

Газы в любом видн оказывают пассивное действие на пламя.

Вода.

В пожаротушении используются следующие свойства воды:

1.      Охлаждающее действие, которое определяется значительными величинами ее теплоемкости и теплоты парообразования.

2.      Разбавление образующимися при испарении парами горючей среды, приводящее к снижению содержания кислорода в окружающем воздухе, обуславливается тем, что объем пара в 1700 раз превышает объем испарившейся воды.

.        Механическое воздействием на горящее вещество - срыв пламени.

В случаях, таких как, тушение водой нефтепродуктов и многих других горючие жидкостей, они всплывают и продолжают гореть на поверхности, и вода оказывается малоэффективной при их тушении, огнетушащий эффект при тушении водой может быть повышен путем подачи ее в распыленном состоянии.

Вода также обладает свойствами, ограничивающими область ее применения: вода, содержащая различные соли и поданная компактной струей, обладает значительной электропроводностью, и поэтому ее нельзя применять для тушения пожаров объектов, оборудование которых находится под напряжением. Вода оказывает пассивное действие на пламя.

Виды устройств водяного пожаротушения.

При использовании воды различают наружное и внутреннее пожаротушение.

В соответствии со строительными нормами и правилами рассчитывают расход воды на наружное пожаротушение: расход воды на тушение пожара зависит от категории пожарной опасности предприятия, степени огнестойкости строительных конструкций здания, объема производственного помещения.

Для возможности ликвидации пожара в начальной стадии его возникновения, в большинстве производственных и общественных зданий на внутренней водопроводной сети устраивают внутренние пожарные краны.

Применяют также наружные водопроводы, которые, прежде всего, должны быть обеспечены постоянным давлением в водопроводной сети, определяемым из условия работы внутренних пожарных кранов. Такое давление поддерживают постоянно действующие насосы, водонапорная башня или пневматическая установка.

Пожарные водопроводы подразделяют на водопроводы высокого и низкого давления. Из водопроводов низкого давления передвижные пожарные автонасосы или мотопомпы забирают воду через пожарные гидранты и подают ее под необходимым давлением к месту пожара. В водопроводах высокого давления давление постоянно достаточно для непосредственной подачи воды от гидрантов или стационарных лафетных стволов к месту пожара.

Выбор той или иной системы противопожарных устройств зависит от характера производства, занимаемой им территории и т.п.

Кроме пожарных водопроводов, существуют и другие установки водяного пожаротушения, например, спринклерные и дренчерные установки. Такие установки представляют собой разветвленную, заполненную водой систему труб, оборудованную специальными головками. В случае пожара система реагирует (по-разному, в зависимости от типа) и орошает конструкции помещения и оборудования в зоне действия головок.

Пена.

Для тушения твердых и жидких веществ, не вступающих во взаимодействие с водой используют пену. Сегодня применение химической пены в связи с высокой стоимостью и сложностью организации пожаротушения сокращается.

Использование пены в пожаротушении определяется отношением объема пены к объему ее жидкой фазы, стойкостью, дисперсностью и вязкостью. Помимо физико-химических свойств пены на эти её свойства оказывают влияние природа горючего вещества, условия протекания пожара и подачи пены.

Пеногенерирующая аппаратура включает воздушно-пенные стволы для получения низкократной пены, генераторы пены и пенные оросители для получения среднекратной пены.

По способу и условиям получения огнетушащие пены делят на:

2.      химические - образуется при взаимодействии растворов кислот и щелочей в присутствии пенообразующего вещества и представляет собой концентрированную эмульсию двуокиси углерода в водном растворе минеральных солей, содержащем пенообразующее вещество;

3.      воздушно-механические.

Пена, как и газ и вода оказывает на пламя пассивное действие.

Ингибиторы

На сегодняшний день чаще всего в пожаротушении используют огнетушащие составы - ингибиторы на основе предельных углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены атомами галоидов (фтора, хлора, брома), которые эффективно тормозят химические реакции в пламени, т.е. оказывают на них ингибирующее воздействие.

Порошковые составы на основе неорганических солей щелочных металлов.

Наиболее высокой огнетушащей эффективностью и универсальностью, т.е. способностью тушить любые материалы, в том числе нетушимые всеми другими средствами порошковые составы на основе неорганических солей щелочных металлов.

В связи с тем, что кроме перечисленных выше свойств, порошковые составы являются, единственным средством тушения пожаров щелочных металлов, алюминийорганических и других металлоорганических соединений (их изготавливает промышленность на основе карбонатов и бикарбонатов натрия и калия, фосфорно-аммонийных солей, порошок на основе графита для тушения металлов и т.д.), они вытесняют другие вещества из области пожаротушения.

Галоидоуглеводороды.

Галоидоуглеводороды хорошо смешиваются со многими органическими веществами, но плохо растворяются в воде. Огнетушащие свойства галоидированных углеводородов возрастают с увеличением моряной массы содержащегося в них галоида.

В отличие от порошков, продукты разложения галоидоуглеводородов опасны для здоровья человека, вызывают корроизионное действие на металлы и угрожают людям, производящим тушение пожара, получением тепловой радиации.

В то же время галоидоуглеводородные составы обладают другими, удобными для пожаротушения физическими свойствами: высокие значения плотности жидкости и паров обуславливают возможность создания огнетушащей струи и проникновения капель в пламя, а также удержание огнетушащих паров около очага горения, низкие температуры замерзания позволяют использовать эти составы при минусовых температурах.

4. ЭКОЛОГИЯ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

4.1 Классификация систем мониторинга окружающей среды

Состояние окружающей среды, соответственно и среды обитания, непрерывно изменяется. Эти изменения различны по характеру, направленности, величине, неравномерно распределены в пространстве и во времени. Естественные, природные, изменения состояния среды имеют весьма важную особенность. Они, как правило, происходят около некоторого среднего относительно постоянного уровня. Их средние значения могут существенно изменяться лишь в течение длительных интервалов времени.

Совсем другой особенностью обладают техногенные изменения состояния среды обитания, которые стали особенно значительными в последние десятилетия. Техногенные изменения в отдельных случаях приводят к резкому, быстрому изменению среднего состояния природной среды в регионе.

Для изучения и оценки негативных последствий техногенного воздействия возникла необходимость организации специальной системы контроля (наблюдения) и анализа состояния окружающей среды, в первую очередь из-за загрязнений и эффектов, вызванных ими в среде. Такую систему называют системой мониторинга состояния окружающей среды, которая является частью универсальной системы контроля состояния окружающей среды.

Мониторинг представляет собой комплекс мероприятий по определению состояния окружающей среды и отслеживанию изменений в ее состоянии.

Основными задачами мониторинга являются:

• систематические наблюдения за состоянием среды и источниками, воздействующими на окружающую среду;

• оценка фактического состояния природной среды;

• прогноз состояния окружающей среды и оценка прогнозируемого состояния последней.

С учетом обозначенных задач мониторинг - это система наблюдений, оценки и прогноза состояния среды обитания.

Мониторинг является многоцелевой информационной системой.

Контроль состояния среды включает наблюдение за источниками и факторами техногенного воздействия (в том числе источниками загрязнений, излучений и т. п.) - химическими, физическими, биологическими - и за последствиями, вызываемыми этими воздействиями на окружающую среду.

Наблюдение осуществляют по физическим, химическим и биологическим показателям. Особенно эффективными представляются интегральные показатели, характеризующие состояние окружающей среды. При этом подразумевается получение данных о первоначальном (или фоновом) состоянии среды.

Наряду с наблюдением одной из основных задач мониторинга является оценка тенденций изменений состояния окружающей среды. Подобная оценка должна дать ответ на вопрос о неблагополучии положения, указать, чем именно обусловлено такое состояние, помочь определить действия, направленные на восстановление или нормализацию положения, или, наоборот, указать на особо благоприятные ситуации, позволяющие эффективно использовать имеющиеся экологические резервы природы в интересах человека.

В настоящее время различают следующие системы мониторинга.
Экологический мониторинг - универсальная система, целью которой являются оценка и прогноз за реакцией основных составляющих биосферы. Он включает геофизический и биологический мониторинги. К геофизическому мониторингу относится определение состояния крупных систем - погоды, климата. Основной задачей биологического мониторинга является определение реакции биосферы на техногенное воздействие.

Мониторинг в различных средах (различных сред) - включающий мониторинг приземного слоя атмосферы и верхней атмосферы; мониторинг гидросферы, т. е. поверхностных вод суши (рек, озер, водохранилищ), вод океанов и морей, подземных вод; мониторинг литосферы (в первую очередь почвы).

Мониторинг факторов воздействия - это мониторинг различных загрязнителей (ингредиентный мониторинг) и других факторов воздействия, к которым можно отнести электромагнитное излучение, тепло, шумы.

Мониторинг сред обитания человека - включающий Мониторинг природной среды, городской, промышленной и бытовой сред обитания человека.

Мониторинг по масштабам воздействия - пространственным, временным, на различных биологических уровнях.

Фоновый мониторинг - базовый вид мониторинга, умеющий целью знание фонового состояния биосферы (как в настоящее время, так и в период до заметного влияния человека). Данные фонового мониторинга необходимы для анализа результатов всех видов мониторинга. Территориальный мониторинг - включающий системы мониторинга техногенных загрязнений, в основу классификации которых положен территориальный принцип, так как данные системы являются важнейшей составной частью мониторинга окружающей среды.

Различают следующие системы (подсистемы) территориального мониторинга:

• глобальный - проводимый на всем земном шаре или в пределах одного-двух материков,

• государственный - проводимый на территории одного государства,

• региональный - проводимый на большом участке территории одного государства или сопредельных участках нескольких государств, например внутреннем море и его побережье;

• локальный - проводимый на сравнительно небольшой территории города, водного объекта, района крупного предприятия и т. п.,

• "точечный" - мониторинг источников загрязнения, являющийся по сути импактным, максимально приближенным к источнику поступления загрязняющих веществ в окружающую среду,

• фоновый - данные которого необходимы для анализа результатов всех видов мониторинга.

Классификация систем мониторинга по территориальному принципу представлена на рис 3.3.

Рисунок 3.3 - Классификация систем мониторинга по территориальному принципу

оценка реакции наземных экосистем на загрязнение окружающей среды

оценка загрязнения океана и его влияния на морские экосистемы;

создание и усовершенствование системы предупреждения о стихийных бедствиях в международном масштабе.

Государственный мониторинг. С 1994 г. в Российской Федерации проводится в рамках Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ).

Задачи ЕГСЭМ:

разработка программ наблюдения состояния окружающей среды;

организация наблюдений и проведение измерений показателей объектов экологического мониторинга;

обеспечение достоверности и сопоставимости данных наблюдений;

организация хранения данных, создание специализированных банков данных;

гармонизация банков и баз данных экологической информации с международными эколого-информационными системами;

оценка и прогноз состояния окружающей среды, антропогенного воздействия на нее, откликов экосистем и здоровья населения на изменения состояния окружающей среды;

организация и проведение оперативного контроля и прецизионных измерений радиоактивных и химических загрязнений при авариях и катастрофах, прогноз последствий и оценка ущерба;

обеспечение доступности интегрированной экологической информации широкому кругу потребителей (центральному и местному руководству, ведомствам и организациям, населению);

информационное обеспечение органов управления состоянием окружающей среды, природных ресурсов и экологической безопасностью;

разработка и реализация единой научно-технической политики в области экологического мониторинга.

Региональный мониторинг. На территории крупных регионов больших государств, например таких, как Российская Федерация, США, Канада и т. п., организуется региональный мониторинг. Он не только является частью государственного мониторинга, но и решает задачи, специфические для данной территории. Основная задача регионального мониторинга - получение более полной и детальной информации о состоянии окружающей среды региона и воздействии на нее техногенного фактора, что не представляется возможным сделать в рамках глобального и государственного мониторинга, так как в их программах нельзя учесть особенности каждого региона.

Локальный мониторинг. Этот мониторинг является составной частью регионального и организуется для решения задач исключительно местного масштаба.

При организации и проведении локального мониторинга необходимо определить приоритетные загрязнители, за которыми уже ведутся наблюдения в рамках глобального, государственного и регионального мониторинга (или хотя бы большинство из них), а также загрязнители от имеющихся источников загрязнения или на основе изучения технологических регламентов (проектов) создаваемых производств. По результатам локального мониторинга соответствующие компетентные органы могут приостановить деятельность предприятий, приводящих к сверхнормативному загрязнению окружающей среды, до ликвидации аварийной ситуации и ее последствий или улучшения технологического процесса, устраняющего возможность загрязнения. В особых случаях может ставиться вопрос о полном закрытии предприятия, его перепрофилировании или переносе в другую местность.

"Точечный" мониторинг. Он представляет собой постоянное или эпизодическое наблюдение за конкретным объектом - источником загрязнения и фиксирование количественных параметров окружающей среды (ОС) в точке (зоне) первичного контакта среды с источником. Фактически мониторинг источника загрязнения вплотную смыкается с производственным (техническим) контролем технологических или других техногенных процессов, "открытых" во внешнюю среду, а также соответствующих объектов наблюдения (объектовый "точечный" контроль). Мониторинг источника загрязнения (МИЗ) может являться составной частью подсистемы локального мониторинга окружающей среды, а может включать в себя только элементы объектового производственного контроля, практически полностью замкнутого на технологию, ее процессы и аппараты.

Организация мониторинга источников загрязнения на объектах осуществляется с целью получения оперативной и систематической информации о состоянии окружающей среды, прежде всего для обеспечения технологической и экологической безопасности самих контролируемых объектов, с приоритетом вопросов безопасности и комфортности условий труда работающего на них персонала. В уголовном законодательстве РФ отражена концепция, рассматривающая природную среду не как "кладовую" природных богатств, которую надо охранять от разграбления, а как биологическую основу существования человека и всего живого на Земле. Она отражает и приоритет охраны интересов личности перед интересами общества и государства.

С этих позиций экологические преступления можно рассматривать и как преступления против человечества, здоровья, конституционного права на благоприятную природную сферу обитания посредством воздействия на окружающую природу. Изменяются также взгляды на степень общественной опасности данных посягательств, что нашло соответствующее отражение в санкциях, предусмотренных Уголовным кодексом РФ (УК РФ).

Таким образом, в уголовном законодательстве представлена целая область, полностью охватывающая очень важную в наши дни сферу - экологию. Многие преступления, ранее остававшиеся безнаказанными, теперь довольно жестко наказуемы. Это вселяет определенную надежду на то, что шквал преступлений против природы будет остановлен.

Задача правоохранительных органов на современном этапе - широко и повсеместно внедрять новые нормы уголовного права в практику.

Все вышеизложенные вопросы далеко не исчерпывают пределов действия российского законодательства в области безопасности жизнедеятельности. Сфера его применения постоянно расширяется. Предмет правового регулирования охватывает все новые отношения в областях, где требуется обеспечение безопасности жизнедеятельности человека.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

5.1 Система энергоснабжения от возобновляемых источников энергии

Ни для кого не секрет, что подтвержденных запасов ископаемого топлива - нефти, при современном уровне отечественной добычи, осталось на 40 - 50 лет. Похожа ситуация с нефтяными запасами и в других странах. Цены на топливо неуклонно растут. В России с ее холодными зимами и длительными отопительными периодами, две трети энергии, потребляемой на душу населения, расходуется на теплоснабжение (больше чем в любой другой стране). В складывающейся ситуации только использование возобновляемых источников энергии (солнца, ветра, тепла земли и т. п.) позволит решить надвигающуюся проблему энергоснабжения жилища. Известно очень много систем, использующих альтернативную энергию для теплоснабжения зданий, но, как правило, это отдельные установки, являющиеся дополнением к традиционным системам энергоснабжения или очень сложные в реализации и просто нереальные с экономической точки зрения системы, о чем и свидетельствует отсутствие таковых. Одним из основных достоинств данной разработки является её доступность для широкого потребителя. Реализация Федеральной целевой программы «Свой дом» вызвала развитие в стране индивидуального жилищного строительства, инженерное благоустройство которого обеспечивается, как правило, автономными системами, как наиболее экономичными для этого типа застройки, сооружение которых не зависит от объемов и очередности возведения домов.

Отсутствие вспомогательных материалов по проектированию автономных систем инженерного оборудования сдерживает развитие последних и приводит к тому, что в большинстве случаев вместо эффективных систем в автономном варианте используются их разрозненные примитивные элементы, такие как огневые плиты и печи, выгребные ямы. Это приводит к ухудшению экологической обстановки, увеличению расхода топливных ресурсов, снижению уровня проживания населения. В качестве альтернативного решения строятся централизованные системы инженерного оборудования, что приводит к значительному перерасходу денежных средств и материальных ресурсов, а также увеличению эксплуатационных издержек.

Между тем отечественная практика и зарубежный опыт свидетельствуют, что именно в направлении автономного инженерного обеспечения за последние годы достигнуты серьезные успехи, позволяющие выравнить уровни комфортности проживания в индивидуальном жилом доме и в многоквартирных городских домах.

-солнечные коллекторы; 2 - тепловой насос; 3 - аккумулятор тепла; 4 - теплоизоляция; 5-АСУ+инвертор; 6 - стойка аккумуляторов; 7 - бак горячей воды; 8 - утилизатор тепла стоков; 9 - "теплые полы"

Рисунок 5.1 - Автономный дом

5.2 Расчет обеспечения частного дома электроэнергией

Для обеспечения частного дома или дачи электроэнергией являются электростанции на солнечных батареях (солнечные электростанции). Обычно такая система состоит из следующих компонентов:

солнечные панели (обеспечивают преобразование света в электроэнергию);

контроллер заряда батарей (правильный режим заряда аккумуляторов);

аккумуляторные батареи (накопление электроэнергии днем и отдача в вечернее и ночное время);

инвертор (преобразование постоянного напряжения в ~220 В, 50 Гц).

Для расчета стоимости необходимого оборудования рассмотрим более подробно три примерных варианта энергопотребления с различными уровнями вырабатываемой мощности и подключаемой нагрузки.

Для расчёта стоимости компонентов были использованы среднерыночные цены, что дает вполне адекватное представление об уровне финансовых затрат. При этом важно учесть, что если срок использования солнечных панелей может составить от 20 и более лет лишь с небольшим снижением их КПД, то срок службы аккумуляторов, в среднем, составляет около 10 лет.

Автономная система с ежемесячным потреблением 700 кВт*ч/месяц

Этот вариант отличается от предыдущего увеличенным расходом энергии, что может понадобиться для большой семьи или в том случае, когда на первое место поставлен комфорт обитателей дома и только потом - экономия электроэнергии. Для примера расчета потребляемой мощности возьмем следующие электроприборы: бойлер, холодильник, 7 энергосберегающих ламп, 2 телевизора, уличное освещение и насос. Приблизительные энергозатраты в течение дня в этом случае составят уже 20-23 кВт*ч при среднесуточной мощности до 1 кВт. При таких показателях среднемесячный результат составит порядка 700 кВт/ч.

Примерный расчет стоимости компонентов:

33 солнечных монокристаллических панели 180 Wt (16200руб. x 33 = 534600руб.);

33 крепления для солнечных панелей (1200 руб. x 33 = 39600руб.);

20 аккумуляторов 12 В, 200 А*ч (9900 руб. x 20 = 19800руб.);

инвертор 48 или 120 В, 3 кВт (18000 руб.).

Итого: 790200.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с заданием дипломного проекта рассчитано электроснабжение жилого дома.

В соответствии с расчётными данными выбраны: фотоэлектрические модуль ТСМ-180 - 20 штук, аккумулятор Delta GL - 23штуки, две ветроустановки ОМ-3000-48 мощностью 3 кВт, обеспечивающие нормальную работу всего дома.

Выбрана схема внутреннего электроснабжения, выбраны оборудование и кабели для электроснабжения потребителей жилого дома.

Рассмотрены технические мероприятия обеспечения электробезопасности, способы и средства пожаротушения. Произведен расчет затрат на автономное энергообеспечение дома.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.       Коновалова Л.Л. Рожкова А.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М: Энергоатомиздат 1989.

2.      Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М: высшая школа 1990.

.        Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю. Электробезопасность при эксплуатации электроустановок промышленных предприятий: Учеб. для нач. проф. образования - М.: ИРПО, 2002.

.        www.super-alternatiwa.narod.ru

5.      www.geliosystem.ru

6.      www.naukovedenie.ru

7.      www.ecoway

8.      www.wind.ae.net.ua.

9.      www.apxu.ruwww.ecotoc.ru

.        www.ataba.com.ua.ru

.        www.src-vertical.com

.        www.krovdvor.ru

.        www.masterwire.ru

.        www.eikenclub.ru

15.    www.pk.napks.edu.ua

16.    www.vetryaky.ruhttp://www.domastroim.su