Автономне опалення і тепловодопостачання 9-поверхового будинку

         Із появою нових потужних і високопродуктивних теплових помп типу «повітря-вода» і «повітря-повітря» цікаво дослідити можливість їх впровадження для обігрівання стандартних 9-поверхових неутеплених панельних будинків. Звичайно, витрати на опалення будуть більшими, але і видатки на утеплення є значними.

Розрахунки зроблені на основі характеристик теплових помп «ZubaDan» виробництва фірми „Mitsubishi Electric”. Як показали дослідження, тепловтрати під’їзду будинку складають  139,3 кВт·год у зимові місяці (при – 190С).

Площа під’їзду 9-поверхового будинку складає 2061 м2. Із врахуванням реального зменшення площ на 5% (меблі, обладнання кухонь, ванної кімнати) опалювальна площа складає 1958 м2.

Вимірювання показали, що у зимовий період теплові потоки через вентиляційні канали складають до 5500 м3 повітря температурою + 170С.

Виходячи з кліматичних умов Львівщини, а саме середньомісячних температур двох найхолодніших опалювальних сезонів 1995–1996 рр. та 2005–2006 рр.(відповідно рис. 1 і 2), обчислимо витрати електроенергії на опалення будинку.

Розглянемо технічні характеристики теплових помп „ZubaDan” нового покоління „Mitsubishi Electric”. Суть їх роботи полягає у забезпеченні постійної вихідної теплової потужності в діапазоні температур від – 25 до +150С. Це означає, що для добору потрібної теплової енергії змінюються два інші параметри – потік повітря, що заходить  в помпу, та кількість споживаної електроенергії. На рис. 3 зображено залежність електричної енергії від температури зовнішнього повітря. Важливо зазначити, що в інтервалі від -25 до -15°С споживання електроенергії збільшується удвічі. На рис. 4 зображено залежність теплопродуктивності помпи від зовнішньої температури. Зрозуміло, що на основі залежностей (рис. 3, 4) можна визначити усереднений тепловий коефіцієнт ( УТК) помпи і  річні витрати електроенергії відповідно до середньодобових температур.

Тепер обчислимо витрати енергії під час найменш сприятливого сезону 1995–1996 рр. (офіційні дані Львівського обласного центру з метеорології).

Тепловтрати визначають різницею температур усередині та зовні будинку. Якщо при –19°С різниця становить 370С, а тепловтрати – 139,3 кВт·год, то в січні 1996 р. при  –7,2°С різниця становить 25,20С, а тепловтрати відповідно  94,7 кВт·год. Отже, для забезпечення теплом будинку в  першому наближенні вибираємо 2 теплові помпи  потужністю 31,5 і 63 кВт·год ( PUHY-HP250YHM-A і PUHY-HP500YSHM-A). Номінальні потужності споживання електроенергії помп становлять відповідно 8,94 і 18,04 кВт. Помпу потужністю 31,5 кВт встановлюємо на технічному поверсі, а помпу потужністю 63 кВт – у підвалі.

Обчислимо витрати електроенергії для кожного місяця опалювального сезону 1995–1996 рр. Відповідно до середніх місячних температур, поданих на рис. 1.

Приймаємо, що тепловтрати кожного місяця  пропорційні до різниці внутрішньої та зовнішньої температур. Наприклад, для жовтня 1995 року різниця температур складає 18–6,04=11,96°С. Тоді, порівняно з розрахунковими тепловтратами (139,3 кВт·год при 18–(–19)=37°С) тепловтрати жовтня будуть становити 11,96/37·139,3=45,0кВт·год. Відповідно для інших місяців сезону 1995–1996 років маємо:

листопад: 139,3·19,60/37=73,8 кВт·год

грудень: 139,3·20,20/37=76,1 кВт·год

січень: 139,3·25,20/37=94,9 кВт·год

лютий: 139,3·24,80/37=93,4 кВт·год

березень: 139,3·20,90/37=78,7 кВт·год

квітень: 139,3·10,03/37=37,8 кВт·год.

 

 

Обчислимо витрати електроенергії обидвох помп. Оскільки протягом опалювального сезону помпа потужністю 31,5 кВт працює в оптимальному режимі (+17°С за рахунок вентиляційних каналів), то її витрати енергії становлять 8,94·0,8·24·181=31068 кВт·год при продуктивності 31,5 кВт·год.

Таким чином, решту енергії має забезпечити друга помпа у підвалі потужністю 63 кВт.

У таблиці наведено показники кількості теплової енергії, яку має забезпечити друга теплова помпа.

Місяці і  середня температура, °С Теплові втрати,кВт·год Помпа технічного поверху, кВт·год Помпа підвалу,кВт·год Споживання енергії помпою підвалу, кВт·год
Жовтень,  +6,0 45 31,5 13,5 3,47
Листопад, –1,6 73,8 31,5 42,3 19,3
Грудень, –-2,2 76,1 31,5 44,6 21,0
Січень, –7,8 94,9 31,5 63,4 32,4
Лютий, – 6,8 93,4 31,5 61,9 32,2
Березень, –2,9 78,7 31,5 47,2 22,25
Квітень, +8,0 37,8 31,5 6,3 1,71

Відповідно до графіків, зображених на рис. 3 і 4, легко обчислити витрати електроенергії та продуктивність.

Отже, витрати електроенергії для підтримання роботи другої помпи становлять:

(3,5+19,3+21,0+32,4+32,2+22,2+1,7)·24·30=95256 кВт·год.

Разом із витратами електроенергії першої помпи на технічному поверсі витрати становлять 95 256+31 068=126 324 кВт·год, що у гривневому еквіваленті складає 32 844 грн.

 

 

Порівняємо плату по чинних тарифах Львівської міської ради за опалення від Львівтеплоенерго з витратами електроенергії для теплових помп.

Нарахування за послуги тільки опалення квартир (без ГВП) за двоставковим тарифом за 12 місяців  2008–2009 рр. на один під’їзд у середньому складуть 244 137,74/4=61034 грн 44коп. Отже, економія за рахунок використання теплових помп складе 61 034–320 844=28 190 грн.  Її можна збільшити за рахунок  підігрівання води тепловою помпою.

Дудикевич Ю.Б., к. т. н.,

Сергейчук В.В.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*


nine + = 15

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>