Технико-экономическое обоснование применения воздушных тепловых насосов

Исходные данные исходя из представленных материалов:

1. Общая площадь помещения 560 м2
2. Суммарная нагрузка системы отопления                             32900 Вт.
3. Нагрузка системы теплоснабжения калориферов вентиляции  40000 Вт.
4. Нагрузка системы теплоснабжения тепловой завесы  13800 Вт.

1.        Расчетные  параметры   наружного  воздуха 

в холодный период --24°С

в теплый период -+20,6°С.

Расчетная температурав торговом зале -+16°С.

Расчетная температурав подсобных помещениях -+16 - +18°С.

Средняятемператураотопительногопериода--1,8°С.

Продолжительность отопительного периода - 213 суток.

1. Удельные теплопотери на 1 кв. м (Вт / кв. м):                       52
2. Площадь торговых помещений                                     288 м2

Теплопотери торгового зала 20070 Вт

1. Площадь служебных помещений                                272 м2

Отопление.

Отапливать помещения можно водяными или электрическими радиаторами и тепловыми насосами (сплит-системами).

Тепловой насос(ТН) - это оборудование для коттеджей и загородных домов, складов, офисов, магазинов  которое "переносит" тепло воздуха в помещения, таким образом, значительно снижаются расходы на отопление. Кроме отопления, тепловой насос  может обеспечивать  горячей водой. В летний период, с его помощью, может осуществляться кондиционирование помещений. Тепловые насосы на базе компрессорно-конденсаторного блока бывают двух видов – «воздух-воздух» (сплит-система) и «воздух-вода».

    Тепловые насосы ВОЗДУХ ВОЗДУХ – этот вид тепловых насосов которые забирает тепло из воздуха с улицы и передаёт в воздух внутри помещения. При этом, для этой серии тепловых насосов, присутствует алгоритм работы, позволяющий нагревать воздух в помещении даже при сугубо отрицательных температурах наружного воздуха. Благодаря современным технологиям и применению современного хладона (R410 фреон), данное оборудование устойчиво работает при температуре минус 20 градусов Цельсия. Данный тепловой насос «воздух-воздух» (наружный блок)  оборудован подогревом картера компрессора и подогревом поддона наружного блока. Тепловой насос «воздух-воздух» состоит из внутреннего и наружного блоков, как обычные кондиционеры (сплит-система). Эффективность работы теплового насоса определяется коэффициентом энергоэффективности СОР.

 В летний период времени тепловой насос работает как кондиционер.

Тепловые насосы ВОЗДУХ ВОДА – этот вид тепловых насосов которые забирает тепло из воздуха с улицы и передаёт в водяную систему отопления.  Благодаря современным технологиям и применению современного хладона (R410 фреон), данное оборудование устойчиво работает при температуре минус 20 градусов Цельсия.

Температура на входе в сичтему от 30-65 С, что позволяет использовать ТН как с системой теплых полов, так и с радиаторной.

Отдельный контур для нагрева системы горячего водоснабжения.

ТН устанавливается с гидроакумулятором с производительностью исходя из площади отопления.В качестве пикового доводчика системы можно в гидроакумулятор установить обычные ТЭНы на 3,6 или 9 кВт.

Системы тепловых насосов экономически целесообразно использовать в дополнение к имеющейся системе отопления.

Предлагаем несколько вариантов решений с использованием разных видов тепловых насосов для снижения потребления электрической энергии.

1 Вариант. Отопление тепловыми насосами воздух-воздух только торгового зала.

Отопление торгового залас теплопотерями 20 кВт.(служебные помещения 12900 Вт, вентиляция 40000 Вт и тепловая завеса 13800 Вт)

Расчет идетисходя из теплопотерь при максимальной нагрузке при -24 С

Что бы не лукавить и не считать по средней температуре мы выделили отдельно морозы.

За расчет берем 30 суток с температурой наружного воздуха – 24 С и183 суток со средней температурой -1,8 С

Тепловой насос(ТН) системы воздух-воздух при внешней температуре -24 С обеспечит 2,98 кВт тепла при потреблении 1,46 кВт , соответственно для компенсации теплопотерь 20 кВт потребуется 7 тепловых насосов(2,98 х 7 = 20,56 кВт), для поддержания температуры +16 С при средней температуре наружного воздуха -1,8 С,потребуется 3 ТН с общим энергопотреблением 0,9 кВт(0,3х3=0,9 кВт)

Экономическое обоснование:

Если торговый зал (с теплопотерями 20 кВт) отапливать электрокотлом, то в пиковую нагрузку при -24 С он будет потреблять 20 кВт, а в остальное время при средней -1,8 для поддержания тепла в системе, он будет расходовать половину – 10 кВт

За 30 суток при -24 С электрокотел потребит 14400 кВт

За 183 суток при -1,8 С электрокотел потребит 43920кВт

При стоимости 3 руб за 1 кВт отопление торгового зала электрокотлом за весь отопительный сезон составит 58320 кВт и 174960 руб.

7 тепловых насосов

За 30 суток при -24 С ТН потребят 7459,2 кВт

За 183 суток при средней -1,8 СТН потребят 3952,8 кВт

При стоимости 3 руб за 1 кВт отопление торгового зала 7-ю тепловыми насосамисоставит 11412 кВти 34236 руб.

Если не брать в учет экономию на отсутствии необходимости установки кондиционеров, а эксплуатационные расходы на электроэнергию, стоимость самого электрокотла, радиаторов и инженерию то, семь тепловых насосов окупятся в течении 3 отопительных сезонов, а ежегодная экономия на электоэнергии относительно электрокотла составит 140724 рублей !!!

Относительно потребления электроэнегрии при дефиците выделенного лимита потребления, ТН позволяют сократить в основной период потребление в 11 раз, а в пиковую нагрузку (30 суток) при температуре -24 С, сокращает потребление в 2 раза.

2 Вариант Отопление тепловым насосом воздух-вода только торгового зала

Отопление торгового залас теплопотерями 20 кВт.(служебные помещения 12900 Вт, вентиляция 40000 Вт и тепловая завеса 13800 Вт)

Предлагается тепловой насос воздух-вода с гидроаккумулятором на 500 литров с дополнительным тэном на 9 кВт в количестве 2 шт.

Такой ТН можно использовать в качестве основного источника тепла для системы отопления (теплый пол или батарей).

Мы предлагаем использовать его совместно с теплыми полами.

Мощность инвертора, в зависимости от температуры наружного воздуха, составляет от 3 до 9 кВт, сдополнительный тэном на 9 кВт в качестве пикового доводчика системы.

Тепловой насос(ТН) системы воздух-вода при внешней температуре -24 С обеспечит 3.5 кВт тепла при потреблении 3+ 9 кВт( дополнительный ТЭН), соответственно для компенсации теплопотерь 20 кВт потребуется 2 тепловых насоса (12,5х 2 = 25 кВт), для поддержания температуры +16

С при средней температуре наружного воздуха -1,8 ВТН будут работать без дополнительных ТЭНов с общим энергопотреблением 2,1 кВт(1,05х2=2,1 кВт)

Экономическое обоснование:

2 тепловых насоса системы "воздух-вода"

За 30 суток при -24 С ТН потребят 12240 кВт

За 183 суток при средней -1,8 СТН потребят 9223,2 кВт

При стоимости 3 руб за 1 кВт отопление торгового зала 7-ю тепловыми насосами составит 25416 кВти 76248 руб.

Экономия по потреблению электоэнергии относительно электокотла составит 98712руб

Относительно потребления электроэнегрии при дефиците выделенного лимита потребления, ТН позволяют сократить в основной период потребление в 3,3 раза, а в пиковую нагрузку (30 суток) при температуре -24 С, сокращает потребление на 15%

3 Варианткомбинированный отопление торгового зала с помощью комплекса ТН систем воздух-вода и воздух-воздух

Отопление торгового залас теплопотерями 20 кВт.(служебные помещения 12900 Вт, вентиляция 40000 Вт и тепловая завеса 13800 Вт)

Потребуется одна система воздух-вода и 3 ТН воздух-воздух

Комплекснасосов системы воздух-воздух и воздух-вода

За 30 суток при -24 С ТН потребят 10756,8 кВт

За 183 суток при средней -1,8 СТН потребят 3952,8 кВт (работают только воздух-воздух)

При стоимости 3 руб за 1 кВт отопление торгового зала комплекса тепловых насосов составит 14709,6 кВти 44128 руб.

Если не брать в учет экономию на отсутствии необходимости установки кондиционеров, а эксплуатационные расходы на электроэнергию ежегодная экономия на электоэнергии относительно электрокотла составит 130832 рублей.

Относительно потребления электроэнегрии при дефиците выделенного лимита потребления, ТН позволяют сократить в основной период потребление в 11раз, а в пиковую нагрузку (30 суток) при температуре -24 С, сокращает потребление на 25%

4 вариант комбинированный с отоплением торговой и служебной площади.

Отопление торгового залас теплопотерями 20 кВт.(служебные помещения 12900 Вт, вентиляция 40000 Вт и тепловая завеса 13800 Вт)

2 ТН воздух вода с системой теплый пол 3 ТН воздух-воздух в торговом зале

Комплект воздушных тепловых насосов, со стоимостью оборудования без монтажа составит порядка 720 т. руб (цены на август 2014 года)

За 30 суток при -24 С ТН потребят 15436,8 кВт

За 183 суток при средней -1,8 СТН потребят 13176,6 кВт

При стоимости 3 руб за 1 кВт отопление торгового зала комплектом тепловых насосов составит 28613,4 кВт  85840,2 руб.

Полностью отопление электрокотлом всей площади магазина (32,9кВт) составит 95936,4 кВт, при стоимости 1 кВт 3 руб 287809 рублей.

Относительно потребления электроэнегрии при дефиците выделенного лимита потребления, ТН позволяют сократить в основной период потребление в 5,5 раз

, а в пиковую нагрузку (30 суток) при температуре -24 С, сокращает потребление на 35%

• Исходя из основной поставленной задачи нашего изыскания – сокращение потребления электрической мощности на обогрев в кВт/ч, мы предлагаем вам следующие варианты:

Вариант 1:  комплекс тепловых насосов воздух-воздух в торговом зале, позволит сократить потребляемую мощность при пиковых нагрузках(30 суток при -24 С) с 32,9 кВт до  23,2 кВт, а при основном расчетном сезоне с 16,45 кВт до 7,35 кВт(0,9 кВт отопление торгового зала, вместо 10 кВт)

Вариант 2:

комплекс тепловых насосов воздух-вода с теплыми полами в торговом зале, позволит сократить потребляемую мощность при пиковых нагрузках(30 суток при -24 С) с 32,9 кВт до29,9 кВт, а при основном расчетном сезоне с 16,45 кВт до 10,15 кВт

Вариант 3:

комплекс тепловых насосов воздух-вода с теплыми полами в торговом зале и тепловые насосы воздух-воздух, позволит сократить потребляемую мощность при пиковых нагрузках(30 суток при -24 С) с 32,9 кВт до27,9 кВт, а при основном расчетном сезоне с 16,45 кВт до 7,35 кВт

Вариант 4:

Отопление всей площади комплексом тепловых насосов воздух-вода с теплыми полами в торговом зале и служебных помещениях,  и тепловые насосы воздух-воздух, позволит сократить потребляемую мощность при пиковых нагрузках(30 суток при -24 С) с 32,9 кВт до  21,39 кВт, а при основном расчетном сезоне с 16,45 кВт до 3,13кВт

Помимо затрат на отопление(32.9 кВт), в проекте есть очень крупные потребители – завеса 13,8 кВт и вентиляция 40 кВт, а ведь еще нужны мощности для освещения и работы оборудования!!

С вентиляцией, мы можем предложить использовать приточно-вытяжную установку с роторным рекуператором и снизить расход с 40 кВт до 8 кВт.