Розрахунки затрат і порівняння альтернативних систем гарячого водопостачання

1. Затрати на сонячну систему без теплового насоса визначаються виходячи з площі сонячного колектора, розрахованої з формули 6.11 для найхолоднішого місяця. Вартість геліосистеми розраховується виходячи з вартості колектора, як це наведено у Додатку Д. Вказана вартість баку-акумулятору відноситься до баку з вбудованими теплообмінником та дублюючим електронагрівником. Якщо система не має теплообмінника, то вартість баку буде значно меншою, її можна прийняти рівною 25% від наведеної у Додатку Д. Оскільки витратою електроенергії на електронасос в контурі гарячого водопостачання можна нехтувати (система може працювати і без електронасоса під тиском водопровідної мережі), а також витрати на роботу насоса в контурі сонячного колектора незначні, тому поточні витрати для цієї системи можна прийняти рівними нулю.

2. Дані, отримані в пункті 4.4, дозволяють визначити капітальні затрати на комбіновану систему і поточні затрати на роботу компресора ТН. Остання величина визначається як сума добутків потужностей компресора, розрахованих для кожного місяця, помножених на число годин роботи в даному місяці, яке рівне числу годин сонячного сяяння.

×10-3), кВт-год (6.20)

Витратами на роботу насоса в контурі геліосистеми можна нехтувати, так як вони малі в порівнянні з витратами на роботу компресора.

Капітальні витрати на тепловий насос, включаючи проектні роботи та роботи по впровадженню системи, можна прийняти рівними 450 у. о. на 1кВ електричної потужності. При розрахунку вартості геліосистеми при використанні комбінованої системи треба врахувати, що наявність теплового насосу виключає необхідність дублюючого нагрівника. Комбінована схема також не передбачає теплообмінник у баці-акумуляторі. Виходячи з цього, вартість баку-акумулятора буде значно меншою, її можна прийняти рівною 25% від наведеної у Додатку Д.

3. Нескладно порахувати і затрати електроенергії на роботу традиційної системи з електрокотлом, перемноживши навантаження ГВП на час роботи і на тариф на електричну енергію.

Для розрахунку вартості електрокотла треба розрахувати його потужність, кВт

 

Nел.к. = 2,0*QГВП , (6.21)

 

де QГВП перераховано з ГДж/доб у кВт (коефіцієнт перерахунку 11,57);

2,0 - поправочний коефіцієнт, що враховує нерівномірність навантаження на ГВП протягом доби.

Капітальні затрати на придбання та установку електрокотла, грн.

 

(6.22)

 

де питома вартість проточно-ємнісного електрокотла, включаючи затрати на впровадження (можна прийняти рівною 200 грн/кВт).

Кількість електроенергії, споживаної електрокотлом за період квітень-жовтень, кВт-год

 

(6.23)

 

де кількість годин у сезоні.

Поточні витрати на електроенергію, грн.

 

(6.24)

 

Вартість електричної енергії для всіх варіантів прийняти рівною 95 копійок за 1 кВт-год (включаючи ПДВ). В даному розрахунку прийняти, що використання нічного тарифу неможливо, враховуючи обмеження на користування електричною енергією, які нерідкі в курортних зонах.

Порівнявши два види сонячних систем (з ТН і без ТН) з традиційною системою, можна розрахувати ЧДС, ВНП (тільки для студентів денної форми навчання), термін окупності і на підставі цих розрахунків зробити вибір найефективнішої системи з фінансової точки зору.

Як відомо, термін окупності – це відношення капітальних витрат до річної економії. Метод, в якому враховується тимчасова вартість грошей, є розрахунком чистої дисконтованої вартості (ЧДВ). В такому методі оцінювання враховуються вигоди від проекту на всьому протязі його дії. Він дозволяє приводити майбутні вигоди до поточної вартості грошей (тобто перераховувати їх на теперішній момент).

 

ЧДВ=ПВВ-ПВК, (6.25)

 

де ПВВ - приведена вартість вигод;

ПВК – приведена величина капітальних вкладень. (Відмітимо, що коли треба вибрати між впровадженням енергозберігаючого проекту і традиційного, в якості капітальних вкладень при розрахунку ЧДВ беруть різницю між затратами на енергозберігаючий проект і традиційний, тобто додаткові вкладення на енергозбереження).

 

(6.26)

 

де ПВj – приведені вигоди в j-м році.

Е – річна економія енергії;

Кj – коефіцієнт дисконтування.

(6.27)

 

де i - рівень дисконту у формі десяткового числа (дисконтна ставка);

j – номер року.

Метод розрахунку ЧДВпоказує, чи заробляє інвестиція більше (позитивна ЧДВ) або менше (негативна ЧДВ), ніж відповідно до наміченого темпу повернення. Іншими словами, енергозберігаючий проект вважається вигідним, якщо ЧДВ більше нуля.

Значення дисконтної ставки, при якій ЧДВ рівно нулю називається внутрішньою нормою прибутку (ВНП).


ЛІТЕРАТУРА

1. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы теории теплопроводности. – Учеб. пособие для вузов. В 2-х частях. – М.: Высшая школа, 1982. – 327 с.

2. Румянцев Б.М. Журба В.П. Тепловые установки в производстве строительных материалов и изделий. Лабораторный практикум. – М. Высш. шк., 1991. – 160с.

3. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 150 с.

4. Петросян А.Л. Применение тепловых насосов в системах солнечного теплоснабжения. Известия ВУЗов. Энергетика 1990г. №5,6.-стр. 103-108

5. Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы: пер. с англ. – М.: Энергоиздат, 1982. – 224 с.

6. Валов М.И., Казанджан Б.И. Использование солнечной энергии в системах теплоснабжения.- М.: Изд-во МЭИ, 1991. - 140 с.

7. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3. многолетние данные. Ленинград: Гидрометиоиздат, 1990.

8. Бекман У., Клейн С., Даффи Дж. Расчет систем солнечного теплоснабжения. – М.: Энергоиздат, 1982. - 80 с.

9. Использование солнечной энергии для теплоснабжения зданий./ Константиновский Ю.А., Заваров А.И., Рабинович М.Д., Ферт А.Р. [под ред. Сарнацкого Э.В.]. – К., Будівельник, 1985. – с. 104.

10. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. М.: Энергия, 1968. 336 с.

11. Промышленные тепловые насосы. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 128 с.

12. Дикий М.О. Поновлювані джерела енергії: Підручник. – К.: Вища шк.., 1993. – 351с.

Додаток А

Таблиця А.1 Середньомісячне добове надходження сумарної Н і дифузної Нд сонячної радіації, МДж/(м2доб), на горизонтальну поверхню, коефіцієнт ясності атмосфери Кт, години сонячного сяяння , температура зовнішнього повітря Tз.п,°С,

Місяці       IV V VI VII VIIІ IX X    
Ашхабад (38° п.ш.)  
Н       18,34 24,16 26,83 26,59 24,97 20,57 14,71    
Нд       7,78 8,1 7,92 7,83 6,48 5,98 4,72    
Кт       0,53 0,61 0,65 0,66 0,68 0,68 0,64    
         
Tз.п       16,4 22,8 27,3 29,3 27,7 22,6 15,3    
Баку (41,1° п.ш.)  
Н       24,05 27,13 29,61 27,40 25,11 20,01 15,66    
Нд       4,73 5,26 6,53 6,34 5,4 3,89 3,64    
Кт       0,70 0,69 0,72 0,69 0,70 0,69 0,74    
         
Tз.п       11,8 18,4 23,4 26,5 26,3 22,1 16,9    
Бердянськ (46,8° п.ш.)  
Н       16,43 23,13 27,64 28,70 25,28 18,27 9,28    
Нд       5,92 6,73 6,55 5,58 4,68 4,18 3,42    
Кт       0,51 0,6 0,67 0,72 0,73 0,68 0,50    
         
Tз.п       10,0 16,6 21,0 22,5 22,5 17,3 10,5    
Київ (50,5° п.ш.)  
Н       13,9 18,76 21,82 20,52 17,28 12,65 7,29    
Нд       7,51 9,18 10,0 9,45 7,69 5,84 3,91    
Кт       0,45 0,49 0,53 0,52 0,51 0,50 0,45    
         
Tз.п       7,2 14,3 17,6 18,8 17,7 13,7 7,2    
Єреван (40,1° п.ш.)  
Н       19,18 24,97 28,22 25,l1 20,15 14,85    
Нд       8,02 8,23 7,78 6,88 6,34 5,28 4,86    
Кт       0,56 0,63 0,68 0,70 0,69 0,68 0,68    
         
Tз.п       11,1 15,9 20,1 24,0 24,2 20,0 13,9    
Євпаторія(45,2° п.ш.)  
Н       17,1 21,45 25,53 25,23 21,35 16,8 10,91    
Нд       7,83 9,65 9,56 8,80 7,46 6,40 4,88    
Кт       0,52 0,55 0,62 0,63 0,61 0,61 0,58    
         
Tз.п       9,7 15,0 19,5 22,3 22,0 18,0 13,4    

 

Місяці       IV V VI VII VII IX X    
Одеса (46,5° п.ш.)  
Н       16,82 21,73 24,05 23,08 20,65 15,57 9 18    
Нд       7,64 8,5 8,48 7,83 6,61 5,42 4,59    
Кт       0,58 0,59 0,51 0,58 0,59 0,58 0,49    
         
Tз.п       8,9 15,8 20,2 22,8 21,9 17,1 11,4    
Ташкент (41,3° п.ш.)  
Н       17,51 23.22 26.34 27,13 24,43 19.46 12.69    
Нд       6,25 6,75 5,84 5,13 4,59 4.31 4,05    
Кт       0.52 0.59 0.63 0,68 0,68 0,68 0,60    
         
Tз.п       14,4 20,0 24,7 26.9 24.9 19,4 12,6    
Тбілісі (41,7° п.ш.)  
Н       16,12 19.71 22,8 22,41 20.52 15,29 10,93    
Нд       7.23 7,83 7.64 7.83 6,75 5,42 4,32    
Кт       0.48 0.50 0.55 0.56 0.58 0,53 0,52    
         
Tз.п       11,9 17.3 21.1 24.4 24.2 19,6 13.8    
Херсон (46,7° п.ш.)  
Н       15,27 19,8 23,27 22,42 19,84 14,77 9,22    
Нд       7,86 9,32 9,79 9,31 7,81 6,09 4,38    
Кт       0,52 0,55 0,61 0,61 0,61 0,61 0,57    
         
Tз.п       9,5 16,1 20,0 22,5 21,7 16,6 10,1    

 

Додаток Б

Таблиця Б.1 Кут схилення Сонця для середнього дня I - XII місяців

Місяці I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
d, град -20,9 -13 -2,4 9.4 18.8 23,1 21,2 13.5 2.2 -9.6 -18.9 -23,0

 

Додаток В

 

Таблиця В.1 Коефіцієнт перерахунку прямої сонячної радіації R при різних азимутах поверхні ап

Широта I II III IV V VI VII VIIІ IX X XI XII  
ап = 0  
1,91 1,59 1,28 1,03 0,87 0,81 0,83 0,96 1,17 1,48 1,84 2,02
2,26 1,79 1,38 1,06 0,88 0,80 0,83 0,98 1,24 1,64 2,12 2,42
2,76 2,07 1,51 1,11 0,89 0,80 0,84 1,01 1,33 1,86 2,55 3,02
3,55 2,48 1,68 1,17 0,90 0,81 0,85 1,04 1,45 2,16 3,20 4,00
4,94 3,06 1,92 1,25 0,93 0,81 0,86 1,09 1,60 2,60 4,30 5,85
7,95 4,03 2,25 1,34 0,95 0,82 0,87 1,15 1,61 3,28 6,44 10,48
ап = 15°
1,87 1,56 1,27 1,03 0,88 0,82 0,84 0,96 1,17 1,45 1,78 1,98
2,21 1,76 1,37 1,07 0,88 0,81 0,84 0,98 1,24 1,61 2,07 2,36
2,69 2,02 1,49 1,11 0,90 0,81 0,85 1,01 1,33 1,82 2,49 2,94
3,45 2,40 1,66 1,17 0,91 0,82 0,86 1,05 1,44 2,11 3,12 3,82
4,79 2,97 1,88 1,25 0,93 0,82 0,87 1,10 1,59 2,53 4,17 5,67
7,69 3,91 2,20 1,34 0,96 0,83 0,88 1,16 1,80 3,18 6,24 10,15
ап = 30°
1,77 1,49 1,24 1,03 0,90 0,84 0,86 0,97 1,15 1,40 1,69 1,86
2,06 1,66 1,33 1,07 0,90 0,84 0,87 0,99 1,22 1,54 1,94 2,20
2,48 1,90 1,44 1,11 0,92 0,84 0,87 1,03 1,30 1,73 2,30 2,71
3,16 2,25 1,60 1,17 0,93 0,84 0,88 1,06 1,41 1,98 2,86 3,55
4,36 2,73 1,80 1,25 0,95 0,84 0,89 1,11 1,55 2,36 3,80 5,15
6,95 3,56 2,09 1,35 0,98 0,85 0,90 1,17 1,74 2,93 5,65 9,15
                                                 

 

Додаток Г

Таблиця Г.1 Значення при різних Кт

Широта Січень Лютий Березень Квітень Травень Червень Липень Серпень Вересень Жовтень Листопад Грудень

К(_)Т=0,3

- =15о
1,34 1,22 1,11 1,02 0,97 0,95 0,96 1,00 1,07 1,18 1,30 1,38
1,51 1,31 1,15 1,03 0,97 0,94 0,95 1,00 1,10 1,25 1,45 1,58
1,77 1,44 1,21 1,05 0,97 0,93 0,95 1,01 1,14 1,35 1,67 1,91
2,24 1,65 1,29 1,07 0,96 0,93 0,94 1,02 1,19 1,50 2,04 2,53

К(_)Т=0,4

- =15о
1,46 1,3 1,15 1,04 0,97 0,94 0,96 1,01 1,10 1,25 1,41 1,52
1,69 1,43 1,21 1,06 0,97 0 94 0 95 1 09 1 15 1,35 1,61 1,79
2,04 1,61 1,30 1,09 0,98 0,94 0,95 1,04 1,20 1,49 1,90 2,22
2,68 1,89 1,41 1,12 0,98 0,93 0,95 1,06 1,28 1,70 2,41 3,06

К(_)Т=0,5

- =15о
1,37 1,24 1,13 1,03 0,97 0,95 0,96 1,01 1,09 1,20 1,33 1,41
1,55 1,36 1,19 1,05 0,97 0,94 0,96 1,02 1,13 1,30 1,49 1,62
1,82 1,51 1,26 1,08 0,98 0,94 0,96 1,03 1,18 1,42 1,72 1,93
2,24 1,73 1,36 1,12 0,99 0,94 0,96 1,06 1,25 1,59 2,08 2,45
2,99 2,06 1,50 1,16 1,00 0,94 0,96 1,08 1,34 1,83 2,67 3,44

К(_)Т=0,6

- =15о
1,41 1,28 1,15 1,04 0,97 0,94 0,96 1,01 1,10 1,23 1,38 1,46
1,62 1,41 1,21 1,07 0,98 0,94 0,95 1,02 1,15 1,34 1,56 1,70
1,92 1,58 1,30 1,10 0,98 0,94 0,96 1,04 1,21 1,48 1,82 2,05
2,40 1,83 1,41 1,14 0,99 0,94 0,96 1,07 1,29 1,67 2,22 2,64
3,24 2,20 1,57 1,19 1,01 0,94 0,97 1,10 1,39 1,95 2,89 3,75

К(_)Т=0,7

- =15о
1,46 1,31 1,17 1,05 0,97 0,94 0,95 1,01 1,12 1,26 1,42 1,51
1,69 1,45 1,24 1,08 0,98 0,94 0,95 1,03 1,17 1,38 1,62 1,78
2,03 1,65 1,34 1,12 0,99 0,94 0,96 1,06 1,24 1,53 1,92 2,18
2,56 1,93 1,47 1,16 1,00 0,94 0,97 1,09 1,33 1,75 2,36 2,83
3,50 2,34 1,64 1,22 1,02 0,94 0,98 1,13 1,45 2,06 3,11 4,07

Додаток Д