Теплові помпи в умовах Львівщини

Як зазначалось у попередніх статтях, на Львівщині тепловтрати добре утепленого 9-поверхового будинку у зимовий період згідно з проведеними розрахунками становлять 54 кВт∙год. В даній статті ми зупинимося на виборі теплових помп з точки зору критерію ціна/якість.

Поставлене завдання розділимо на два. Одну помпу можна розмістити на технічному поверсі будинку з використанням тепла вентиляційних каналів, а другу – в підвалі, з використанням тепла зовнішнього повітря. Зрозуміло, що мається на увазі старий будинок, де неможливо або ж складно використати тепло Землі. Таким чином, є дві теплові помпи типу повітря-вода, які мають забезпечити опалення будинку.

Надалі будемо виходити з припущення, що помпи на горищі забирають з вентиляційних каналів 4500–5000 м3/год, що відповідає 22 кВт∙год тепла (при зменшенні температури повітря з 18 до 5˚С). Наступні 32 кВт∙год слід одержати з зовнішнього повітря, що є найбільш енергозатратною процедурою. Тому, як завжди, постає альтернатива:

вибрати дешевшу та більш затратну помпу чи дорожчу, яка споживає менше електроенергії.

Аналіз проводився з врахуванням кліматичних даних у Львові за останніх 19 років. Для порівняння були вибрані найхолодніший і найтепліший опалювальні сезони, а також сезон 1999–2000 року з серединними місячними температурами.

Порівняння проводили на прикладі двох теплових помп «повітря-вода» – високоефективної Zubadan тепловою потужністю 31,5/8,94 кВт і менш ефективної Pasrw вихідною потужністю 36/11 кВт, які можна розмістити у підвалі будинку. Числа в знаменнику – це витрати електроенергії. До помпи, яка встановлюється на технічному поверсі, вимоги щодо ефективності  несуттєві, оскільки там температура повітря досить висока.

Подальші розрахунки прив’язані до кліматичних умов Львівщини і грунтуються на двох параметрах. Першим параметром є тепловтрати будинку при середній температурі січня –7,8˚С ( була найнижчій за останні 19 років. Нею і визначилися тепловтрати (32 квт∙год), які треба компенсувати тепловою помпою.

Оцінимо енергетичні витрати теплової помпи Zubadan під час найхолоднішого опалювального сезону 1995-1996 років. На рис.1 і 2 зображені дві характеристики помпи. Перша характеристика стосується витрат електроенергії. В інтервалі від –25˚С до 5˚С електроенергія споживається інтенсивніше, що пов”язано з протоком більшої кількості повітря. Зате вихідна теплова енергія від –15˚С і вище становить не менше 31,5 кВт∙год.

 

В табл. 1 подані розподіли температур по днях вибраних опалювальних сезонів.

Сезон –25≤–20 –20≤–15

 

–15≤–10

 

–10≤–5

 

–5≤0

 

0≤5 5≤10

 

10≤15

 

1995/1996 3 13 54 67 27 15 3
2005/2006 2 2 10 25 61 49 26 7
2006/2007 - 1 6 28 66 68 8
1999/2000 - 4 10 65 64 34 7

 

 

Наприклад, у січні 1996 р. мороз в інтервалі від –20 до –15˚С тримався лише два дні, і т.д. Звідси легко обчислити потребу у теплі і витрати електроенергії. Для кожного піддіапазону температур (табл.1) на основі характеристик помпи (рис. 1 і 2) можна обчислити вихідну теплову енергію та витрати електроенергії. Якщо вихідна теплова енергія помпи Qv=32∙(18–t)/(18+7,8), то витрати електроенергії мають становити Qv/К, де К – усереднений тепловий коефіцієнт помпи. Тут t – зовнішня температура. Наприклад, при температурі +10˚С вихідна теплова енергія помпи становить 32∙(18–10)/(18+7,8)=10 кВт∙год, а споживана електрична енергія Qel – 10 кВт∙год/к. Значення к легко визначити із залежностей, зображених на рис. 1 і 2. Результати обчислень наведені у табл. 2.

 

Електроенергія, споживана помпою «ZubaDan», кВт∙год
Температурні піддіапазони,0C
сезон –25≤–20 –20≤-15

 

–15≤–10

 

–10≤–5

 

–5≤0

 

0≤5 5≤10

 

10≤

 

ВсьогокВт*год
1995/1996 1192,42

3,8%

654,1

 

5544,8112,8%

730,9

19482,739,8% 14367,929,3% 5673,011,6% 1270,52,6% 116,60,2% 47648,01 

1385,05

2005/2006 667,43,8%

954,4

1794,92,9%

436,1

4265,211,4%

562,2

9019,821,2% 13081,230,7% 10295,424,2% 2202,25,2% 272,10,6% 40598,31 

1952,7

2006/2007 426,51,7%

56,2

2164,77,6% 6004,521% 13867,348,5% 5759,920,2% 311,01,1% 28533,78 

56,23

1999/2000 1706,15,4%

224,9

3607,910% 13939,038,6% 13447,137,3% 2879,88% 272,10,8% 35852,07 

224,90

 

Слід зазначити, що для кожного опалювального сезону мали б місце додаткові витрати електроенергії для додаткового підігріву теплоносія, наприклад з допомогою електрокотла. В сезоні 1995–1996 років вони складали б відповідно 654 і 730 кВт∙год електроенергії.

Тепер оцінимо енергетичні витрати теплової помпи PASRW. Вона характеризується постійним припливом повітря, а отже, і постійними витратами електроенергії (відповідно 11 кВт∙год). Залежність усередненого теплового коефіцієнту К помпи PASRW від температури зображена на рис. 4. Наприклад, при –15˚С маємо всього 14 кВт∙год теплової вихідної енергії. Цього замало і треба встановлювати допоміжний електрокотел. Як і для першої теплової помпи,  вихідна теплова енергія Qv визначається температурою зовнішього повітря (Qv=32∙(18–t)/(18+7,8)), а споживана електрична енергія Qel=Qv/К. Як і раніше, t – зовнішня температура в одному із піддіапазонів (табл.1).

 

Результати підрахунків приведені у табл. 3.

Таблиця 3

Електроенергія, споживана помпою PASRW, кВт∙год
Температурні піддіапазони,0C
сезон –25≤–20 –20≤–15

 

–15≤–10

 

–10≤–5

 

–5≤0

 

0≤5 5≤10

 

10≤15

 

ВсьогокВт*год
1995/1996 792,01,9%

2156,4

3432,0

8,0%

6552

 

14256,033,4%

14904

17688,041,4%

2508,5

4866,311,4% 1532,23,6% 134,90,3% 42701,426120,9
2005/2006 667,37 1536,03,5%

1437,6

 

7680,017,6%

5040,0

 

6600,015,1%

6900

16104,136,8%

2283,6

 

8831,420,2%

 

2555,76,1% 314,90,7% 43722,015661,2
2006/2007 - - 768,02,7%

504,0

1584,05,5%

1656,0

7392,025,5%

1048,3

11895,341,1%

 

6945,724,0% 359,91,2% 28944,93208,32
1999/2000 - - 3072,18,0% 2610,16,9%

2760,0

17160,144,9% 11534,930,2% 3472,99,1% 314,90,8% 38194,67209,6

 

На основі порівняння даних таблиць 2 і 3 можемо зробити такі висновки:

Навіть з врахуванням додаткових витрат електроенергії теплові помпи Zubadan економніші. Доцільність їх використання в холодних кліматичних зонах є безсумнівною.

У грошовому еквіваленті така річна економія може становити від 50 до 650 доларів США

Впродовж найтеплішого сезону 2006–2007 років витрати на електроенергію обох помп приблизно однакові, а впродовж найхолоднішого суттєво відрізняються.

Цінова різниця обох помп становить близько 14 000 доларів США. Час окупності помпи Zubadan по відношення до помпи PASRW складає кілька десятків років. Це значить, що ланцюжок посередників при торгівлею помпою Zubadan є задовгим.

Leave a Reply

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

*


five + = 6

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>