Дослідження показників енергоефективності будівельного комплексу в умовах обмеженої потужності енергосистеми

Abstract

Об’єкт дослідження – процеси енергоспоживання та тепломасообміну в будівлях житлового та громадського призначення в умовах дефіциту потужності в об’єднаній енергосистемі (ОЕС). Предмет дослідження – методи оцінки, технічні показники та організаційно-технологічні рішення щодо підвищення енергоефективності та стійкості будівель при обмежених енергоресурсах. Мета роботи – наукове обґрунтування та оцінка показників енергоефективності будівельного комплексу, що забезпечують мінімізацію навантаження на дефіцитну енергосистему та підвищують автономність об’єктів в умовах перебоїв енергопостачання . У роботі проведено аналіз сучасного стану будівельної галузі в загальному енергобалансі країни. Досліджено нормативно-правову базу та специфіку функціонування ОЕС України в умовах жорсткого дефіциту маневрової потужності. Обґрунтовано наукову необхідність зміни парадигми оцінювання об'єктів від статичного річного споживання до динамічного критерію часу термічної стійкості (tst) та коефіцієнтів автономності. Побудовано добові профілі електричного навантаження референтного житлового будинку серії 96 із зафіксованим зимовим вечірнім піком у 54 кВт. За допомогою спеціалізованого програмного забезпечення виконано динамічне комп'ютерне моделювання процесів вистигання огороджувальних конструкцій та побудовано криві автономності енерговузла будинку. Розроблена інженерна модель комплексу «Smart Resilient Building» реалізує гальванічне розділення внутрішньобудинкової мережі на гарантовану (4,52 кВт) та негарантовану групи споживачів. Розраховано та спроектовано систему активного безперебійного живлення на базі дахової фотоелектричної станції потужністю 20 кВт (40 панелей по 500 Вт), паралельного каскаду гібридних інверторів (30 кВт) та акумуляторів LiFePO4 ємністю 40 кВт·год на базі комірок Green Cell. Обґрунтовано алгоритм інтелектуального управління попитом (Demand Response), який забезпечує автоматичне зрізання пікової потужності будинку у вечірні години на 18 кВт (зниження навантаження на ТП на 42%). Виконано техніко-економічне обґрунтування проекту за методом LCC-аналізу, яке підтвердило дисконтований термін окупності інвестицій у 2,25 млн грн на рівні 6,6 років з урахуванням уникнення форс-мажорних збитків від розмерзання систем та річного екологічного ефекту у вигляді запобігання викидам понад 102 тонн CO2. Результати дослідження підтверджують ефективність запропонованої інтегрованої системи та її здатність забезпечити енергетичну живучість і цивільний захист населення в умовах тривалого дефіциту потужності зовнішніх мереж .