Практическое занятие 3. Оценка эффективности работы теплонасосных установок в системах теплоснабжения жилых, общественных и производственных зданий

Энергетическая эффективность работы тепловых насосов определяется специальным коэффициентом преобразования энергии (j) или коэффициентом трансформации:

j =Q_пол / N_e                                              (4.8)

 

Этот коэффициент показывает, какое количество полезного тепла (Q_пол) в пересчете на электроэнергию может быть отпущено потребителю при затрате одной единицы электрической энергии на привод компрессора теплового насоса (N_e). Т.е. можно сказать, что j обозначает, во сколько раз больше производится (тепловой) энергии в сравнении с затраченной (электрической энергией).

Коэффициент j изменяется от 2,5 до 8 в зависимости от температуры низкопотенциальнoго источника (например, тепла грунта, грунтовой воды, охлаждаемой воды и т.п.) и определяется из графика.

В таблице 1 даны среднегодовые значения коэффициента для различных температур охлаждаемой воды:

 

Таблица 5 – Среднегодовые значения коэффициента для различных температур охлаждаемой воды

(0С)	5	10	15	20	25	30	35	40
(j)	3,6	4,06	4,6	5,35	5,98	6,64	7,19	7,93

 

Приведем сравнительный расчет эффективностей работы котельных на угле и теплового насоса.

Так, по данным российских специалистов, для производства 1 Гкал (=1163 кВт-ч) тепла на угольной котельной с эффективностью использования топлива в 60% при сжигании угля с теплотворной способностью 4000 ккал/кг (=17Мдж/кг) потребуется 420 кг угля. В тепловом насосе (при (j)=4), то есть при использовании тепла воды, имеющей температуру всего +10⁰С, тепловую энергию в 1 Гкал можно получить, затратив 277 кВт- ч электроэнергии.

Исходя из сложившегося соотношения цен на электрическую и тепловую энергию, стоимость выработанного тепловым насосом тепла ( в указанных пределах (j)) будет от 1,6 до 3,7 раза ниже стоимости централизованного теплоснабжения и в 2-3 раза ниже, чем в угольных и мазутных котельных малой и средней мощности.

Экономическая же эффективность применения ТНУ зависит от трех параметров: от коэффициента трансформации, а фактически от температуры низкопотенциального источника, от стоимости электроэнергии и стоимости тепла, отпускаемого от традиционных источников тепловой энергии (ТЭЦ, котельные, электрокотельные).

Поэтому анализ экономической эффективности применения ТН в каждом конкретном случае проводится по этим трем исходным параметрам.

Кроме этого, следует отметить, что работы по внедрению ТНУ имеют ярко выраженную экологическую направленность, так как внедрение новых энергосберегающих технологий связанных с применением ТНУ, позволит существенно улучшит экологическую обстановку в различных регионах страны, уменьшит выбросы вредных веществ в окружающую среду от сжигания различных видов топлива.

В таблице 2 приведены результаты сравнения (данные российских и казахстанских специалистов и ученых) по себестоимости тепловой энергии и сроков окупаемости тепловых насосов с традиционными теплоисточниками, характерными для стран СНГ, в том числе и Республике Казахстан.

 

Таблица 6 - Сравнительная таблица себестоимости тепловой энергии и сроков окупаемости дополнительных капзатрат относительно традиционных теплоисточников

Вид теплоисточника	Себестоимость	Сроки окупаемости
Электрокотельные	ниже в 4 - 5 раз	1-2 года
Угольные котельные	ниже в 1,8 - 2,1 раза	2,5 – 3,5 года
Котельные на жидком топливе	ниже в 3 - 4 раза	2 - 3 года
Газовые котельные	ниже в 1,5 – 2,5 раза	2 - 3 года

 

Таким образом, применение ТНУ как эффективного энергосберегающего инструмента является стратегически важной задачей, решаемой в рамках Государственных Программ энергосбережения и экологического оздоровления территорий и населения нашего государства, дает значительный экономический и энергосберегающий эффекты, возможность использования экологически чистых технологий при отсутствии выбросов в атмосферу вредных веществ и углекислоты.

Экономическая целесообразность предлагаемого проекта обосновывается тем, что для передачи в систему отопления 1 кВт тепловой энергии ТНУ нужно всего 0,15 – 0,35 кВт электроэнергии, а с учетом экологически чистой технологии получения теплоты, оптимального режима работы и короткого срока окупаемости проекта (1 – 3 года) перспективность и актуальность его не вызывает сомнений.

Эффективность же применения тепловых насосов в Республике Казахстан будет более высока, чем в большинстве развитых стран, из-за жестких климатических условий и значительно более продолжительного отопительного периода, достигающего от 200 до 250 дней в году.

Внедрение технологий сбережения и экономии топливно-энергетических ресурсов с применением высокоэффективных ТНУ в различных отраслях промышленного производства, жилищно-коммунальном хозяйстве и т.д. Республики Казахстан позволит решать многие производственные и научно-технические вопросы в области охраны окружающей среды, энергетики, металлургии, химии, переработки сельхозпродуктов и т.п., а именно:

- решить программу по импортозамещению выпуска холодильного и теплообменного оборудования в Республике;

- отказаться в ряде случаев от строительства дорогостоящих объектов энергообеспечения (ТЭЦ, ГЭС, АЭС), т.к. целенаправленный переход на энергосбережение даст возможность стране обойтись тем объемом вырабатываемого электричества, который она производит в настоящее время;

- уменьшить в 3-5 раз при переходе страны на энергосберегающие технологии с применением ТНУ расходы на теплоснабжение бюджетной и других сфер.

 

Пример расчета эффективности использования ТНУ для автономного теплоснабжения жилого объекта

В качестве объекта для использования ТНУ в системе автономного теплоснабжения принят 2-х этажный жилой дом в г.Астане.

Исходными данными для проведения расчета являются следующие:

- площадь обогрева здания (примерная) - 600 м².

- продолжительность отопительного сезона для г.Астаны - 215 дней – (согласно СНиП 11.А.6-86)

- стоимость 1 кВт-час электроэнергии для г. Астаны - 4,24 тенге/кВт-час

- установленная мощность теплонасосной установки (ТНУ), необходимая для обогрева объекта, составит:

- 600:10 = 60 кВт – согласно СНиПа;

- 60:3 = 20 кВт – тепловая производительность ТНУ;

Принимаем 20 кВт с учетом привода насосов и т.д.

Максимальные затраты (с учетом 24 – часовой работы ТНУ при температуре наружного воздуха -35 ⁰С за весь отопительный сезон) на электроэнергию на привод ТНУ за отопительный период составляют:

20 кВт∙215 суток∙24 час.∙4,24 тенге за кВт/час = 437 568 тенге/год.

 

Фактические затраты на электроэнергию на привод ТНУ с учетом неравномерности температур отопительного сезона (принимаем К= 1/3) примерно составят: 437 568 /3 = 145 856 тенге/год.

Максимальная примерная стоимость оборудования в зависимости от его комплектации, с учетом монтажа, пуско-наладочных работ, курса валюты и т.д. составит: 20 кВт∙500 евро∙164 = 1 640 000 тенге.

Строительно-монтажные работы, включая бурение 4 скважин глубиной 20 м, 600 п.м. металлопластиковых труб диаметром 20 мм, составят ориентировочно сумму:

4 скв.∙20 п.м. ∙3000 тенге/п.м+600 п.м. трубы ∙50 тенге/п.м = 240 000 + 30 000 = 270 000 тенге.

Итого: суммарные затраты по применению автономной системы теплоснабжения с ТНУ составят ≈ 1 910 000 тенге.

 

 

⇐ Предыдущая20212223242526272829Следующая ⇒

Поделиться: