Кондиционирование загородного дома

Кондиционирование загородного дома

Технико-экономические расчеты

В дипломном проекте разрабатывается установка теплового
насоса для отопления (охлаждения) жилых зданий. Тепловой насос представляет
собой чистую, работающую без сжигания топлива и выбросов, установку, которая
производит тепло за счет охлаждения окружающей среды (низкопотенциальный
источник теплоты – ИНТ) – сточных вод. Тепловые насосы являются единственными
установками, производящими значительно больше электроэнергии (теплоэнергии),
чем потребляют (электроэнергии).

В качестве рабочего вещества используется хладагент R134а с низкой озоноразрушающей активностью, выпускаемый за рубежом.

В качестве базы для сравнения использую один из
традиционных способов  отопления, такой как отопление с помощью электрического
котла. При использовании теплового насоса не происходит теплового загрязнения
рек, так как сточные воды, пройдя через теплообменные аппараты, находятся в
безопасных для экологии температурных диапазонах. Кроме того, себестоимость
получения тепла ниже, чем в базовом варианте.

 Тепловые насосы является прекрасной альтернативой
традиционным источникам тепловой энергии – котлам и прямому электрическому
отоплению, а в некоторых случаях, например при отсутствии подведенных газовых
сетей и недостаточных мощностях в электрических сетях, единственным надежным
современным источником тепловой энергии. Очень часто стоимость подводки газовых
сетей сопоставима со стоимостью теплового насоса и работ по его установке. По
сравнению с котлами тепловые насосы отличаются тем, что используют бесплатные и
возобновляемые источники энергии: окружающий и отходящий воздух систем
вентиляции, грунт, воду подземных источников и открытых незамерзающих водоемов,
сточные и сбросовые воды технологических процессов. Они имеют отношение
полученной энергии к затраченной порядка 3-7, что недоступно никакому котлу, не
требуют подвода газовых сетей или создания топливохранилищ, не загрязняют
атмосферу, поскольку не создают никаких выбросов, взрывобезопасны, для их
работы необходимо только электричество, которое, во-первых, дорожает не так
сильно, как газ или дизельное топливо (например, с 1996 г. по 2004 г. стоимость электроэнергии выросла в 3 раза, стоимость дизельного топлива в 6 раз,
стоимость газа в 30 раз), а во-вторых, использование индивидуальных солнечных,
ветровых или небольших гидроэлектростанций позволяет создать полностью
автономную систему. Кроме того, срок службы тепловых насосов значительно
превосходит срок службы котлов. Если срок службы котла составляет 10 – 15 лет,
то срок службы теплового насоса 20-50 лет.

Источником информации служат технико-экономические
расчеты, выполненные фирмой «Тритон» Лтд.

По проведенным исследованиям этой фирмой уже сложился
определенный уровень цен на тепловые наосы. Цена на тепловой наос зависит от
производительности установки, которая измеряется в кВт произведенного тепла.

 

Удельная стоимость тепловых насосов.

 

Потребляемая
мощность.

Nэ,кВт

Тепловая производительность,

Qk, кВт

Удельная стоимость оборудования, руб/кВт

3

10

5800

7

20

4350

11

35

3480

20

60

2900

26

80

2900

50

150

2320

 

В данном дипломном проекте спроектирован тепловой насос
производственной мощностью  24 кВт. Таким образом, опираясь на проведенные
исследования фирмы «Тритон» я могу рассчитать стоимость моего теплового насоса
исходя из удельной стоимости оборудования руб/кВт (см. Табл.1).

Характеристики спроектированного теплового
насоса:

 

Потребляемая мощность Nэ=8,2 кВт

Производительность  Qk=24
кВт

При данных условиях удельная стоимость оборудования будет
стоить 3700         руб/кВт. Таким образом, можно рассчитать стоимость
теплового насоса.

Цт.н. = Qk ·S=24·3700=88800 руб.

Где: S= 3700 руб/кВт – удельная
стоимость оборудования.

Спроектированный тепловой насос способен отопить
помещение площадью ≈225м². Такие тепловые насосы целесообразно
использовать (и уже используются) для отопления домов, коттеджей, дач, где есть
электричество, но может не быть газа, угля или другого топлива.

В качестве объекта для сравнения я использую один из
традиционных способов отопления, с помощью электрического котла.

8.3. Характеристики электрического котла

 

Модель

Эван
С1-24

Номинальная
мощность, кВт

24

Напряжение, В

380

Диапазон
регулирования мощности, кВт

18-24-30

Отапливаемая
площадь, м²

220…240

Диапазон
регулирования температуры в помещении,°С

5…30

Диапазон регулирования
температуры теплоносителя, °С

35…85

Масса, кг

24

Удельная
стоимость, руб/кВт

750

Цена, руб.

15400

(Информация предоставлена фирмой «Эван»).

При сравнении теплового наоса и электрического котла мы
видим, что стоимость теплового насоса (88800 руб.) гораздо больше стоимости
электрического котла(15400 руб). Но потребляемая электрическая энергия у
теплового насоса тоже гораздо меньше, чем у электрического котла.

(Nэ т.н/ Nэ э.к≈3).

Сбережение энергоресурсов очень важная задача.
Американские ученые подсчитали, что при выработке 1кВт*час электрической
энергии на теплоэлектростанции в окружающую среду выбрасывается 0,52кг
углекислого газа. Таким образом, сбережение потребляемой электрической энергии
позволяет как уменьшить расходы за оплату этой электрической энергии, так и
существенно сократить загрязнения окружающей среды выбросами в нее углекислого
газа (СО2).

За базовый образец берем электрический котел с
номинальной мощностью N=24кВт, и тепловой насос
спроектирован на мощность 24 кВт.
Мощность электрического котла может регулироваться в диапазоне от 15 до 24 кВт
тепла.

При сравнении я сравниваю тепловой насос и электрический
котел на одном режиме. В качестве этого режима служит номинальная
производительность теплового насоса N=24 кВт (тепла).

То, что тепловой насос потребляет меньше электрической
энергии, чем электрический котел, дает нам экономию и, в конце концов, тепловой
насос окупает себя, через некоторое время, по сравнению с электрическим котлом.

Сравнительные характеристики, анализ работы обеих
установок, а также окупаемость теплового насоса вносятся в сводную таблицу.

8.4. Экономия средств, при использовании теплового насоса
за счет меньшего потребления электроэнергии в год (руб).

ΔС=Сэ.к.- Ст.н.=27216 –
8470,9=18745,1 руб.

   где:

   Сэ.к .=27216 – годовые затраты на
электроэнергию электрического котла.

   Ст.н.=8470,9 – годовые затраты на
электроэнергию теплового насоса.

8.5. Срок окупаемости теплового насоса

t=(Цт.н.- Цэ.к.)/ ΔС=(88800-15400)/18745,1=4
года

   Цт.н.= 88800 руб –
стоимость теплового насоса.

  

   Цэ.к..= 15400 руб –
стоимость электрического котла.

 

8.6.Сводная таблица

 

Система
теплопроизводства

Тепловой насос

Электрокотел

Характеристики

Номинальная
мощность, кВт

24

24

(18-24-30)

Площадь
отапливаемого помещения, м²

225

225

Потребляемая
электроэнергия для отопления

помещения, кВт

8,2

24

Число часов
работы установки в год, час

5400

5400

Годовое
потребление электроэнергии, кВт*ч

44280

129600

Стоимость
электроэнергии, руб/кВт*ч

0,63

0,63

Годовые затраты
на потребляемую

 электроэнергию,
руб

8470,9

27216

Экономия в год,
руб.

18745,1

Удельная
стоимость оборудования, руб/кВт

3700

750

Стоимость
оборудования, руб.

88800

15400

Срок окупаемости
теплового насоса, лет

4

                     

Список
используемой литературы:

1.
Основные требования к разделу
«Технико-экономическое обоснование дипломных проектов», — М.: МГУИЭ, 2003г.

2.
«Курсовое и дипломное проектирование холодильных
установок и систем кондиционирования воздуха», Свердлов, Явнель, Москва, 1976г.

3.
«Расчет эксплуатационных и капитальных затрат в
дипломном проектировании», Методические указания, МИХМ, 1983г.