загрузка...
 
4.1.2. Моновалентна теплонасосна установка
Повернутись до змісту

4.1.2. Моновалентна теплонасосна установка

Для схеми ексергетичних перетворень згідно з рис.2.5 названий баланс подається нижченаведеним рівнянням

,                          (4.1)

де С – годинні (річні) вартості потоків ексергії, зокрема:

- привода компресора теплового насоса;

- привода нагнітальних пристроїв для утилізованого середовища;

 годинна (річна) сумарна вартість виробничо-економічних витрат.

Для випадку використання однакового енергоносія для привода устаткування, що входить до складу теплонасосної установки, рівняння (4.1) можна записати у вигляді

.                          (4.2)

Тут сN- ціна енергоносія (тариф електроенергії).

Позначимо середню ціну ексергії продукту теплонасосної установки у вигляді такого рівняння:

.                          (4.3)

У результаті можна записати головний критерій для термоекомічного порівняння :

.                    (4.4)

Як було зазначено в розділі 1.7.2, ціну ексергії продукту можна подати у вигляді двох складових, в даному випадку це буде

,                       (4.5)

де - термодинамічна складова;

- економічна складова.

Ексергетична ефективність , що входить до складу теплонасосної установки, визначається за залежностями викладеними в розділі 2.2.6.

Загальна годинна (річна) вартість виробничо-економічних витрат даної системи в термоекономічному аналізі містить групу складових і для ТНУ записується у вигляді

         ,       (4.6)

де годинна (річна) вартість капітальних (інвестиційних) витрат для ТНУ;

 годинна (річна) вартість ремонту і обслуговування установки;

 годинна (річна) вартість енергоносіїв на привод устаткування ТНУ;

 годинна (річна) неексергетична вартість, наприклад, для систем гарячого водопостачання вартість водопровідної води.

Розглянемо визначення названих складових.

Необхідність в урахуванні величини  обумовлена такими обставинами. Промислові або комерційні підприємства, які проводять довготривалі інтенсивні капіталовкладення, повинні мати резервні фінансові кошти для заміни устаткування виробничих потужностей, щоб забезпечити технічну надійність і безперебійність у роботі. Тому бухгалтерський облік забезпечує необхідну наявність капіталу, створюючи спеціальні рахунки, які щорічно поповнюються певною кількістю фінансових коштів. Таким чином, створюється фінансовий резерв для заміни зношеного устаткування. Відрахування до цього фонду називаються амортизаційними відрахуваннями. Методом щорічних амортизаційних відрахувань, виходячи з терміну амортизації основних фондів, компенсується частка первинного капіталовкладення.

З огляду на те, що інвестиційний капітал має динамічні властивості, оскільки одна  й та сама сума фінансових коштів має різну вартість у різні періоди часу, урахування зазначеної динаміки відбувається шляхом введення чинника дисконтування, q, який визначається за формулою

,        (4.7)

де d- річна ставка дисконту;

- число років амортизаційних відрахувань (термін служби устаткування або період нарахування відсотка).

У свою чергу, річна ставка дисконту враховує інфляційні процеси і страхові збори на ризик:

d=(zо-zінф+zР)/100,                        (4.8)

zо- ставка відсотка на даний момент;

zінф- відсоток інфляції;

zР- відсоток надбавки на ризик.

З урахуванням дисконтування величина рівномірних за роками амортизаційних відрахувань RА записується таким виразом:

,  (4.9)

де Ко- початкова вартість капітальних інвестицій з урахуванням супутніх капітальних витрат (на транспортування, монтаж та ін.);

PWF-чинник поточної дисконтованої вартості, визначуваний за рівнянням:

.       (4.10)

Як правило, величину Ко зручніше розглянути через питому вартість по відношенню до вибраного параметра, що характеризує установку в цілому або його окремий компонент. Для нагрівальних систем таким параметром є теплопродуктивність, для компресора - потужність привода, теплообмінника - теплопередавальна поверхня, звідки випливає, що

,       (4.11)

де- теплопродуктивність теплонасосної установки;

- питома вартість капітальних інвестицій, грн/кВт;

для розрахунків ця величина визначається за комерційною інформацією на ТНУ і становить 200-500 дол. США на 1 кВт теплопродуктивності.

З урахуванням виразів (4.9-4.11) параметр  набуває вигляду

,                  (4.12)

де - розрахунковий період часу роботи ТНУ, годин (років).

Для складової  рівняння (4.6):

,                (4.13)

- сумарна вартість річних витрат на ремонт і обслуговування теплонасосної установки.

Для ТНУ на базі парокомпресійного теплового насоса величина    має вигляд

.   (4.14)

Величина  враховує суму споживаного енергоресурсу (електроенергії) при змінному значенні споживаної потужності протягом розрахункового періоду,.

Подібний розрахунок необхідно виконувати, якщо температура утилізованого середовища змінюється залежно від кліматичних або інших умов. В принципі, дана величина може розглядатися як усереднена, тобто

.

Тоді рівняння(4.14) набуває вигляду

. (4.15)

При використанні теплонасосної установки для цілей гарячого водопостачання питома неексергетична вартість розраховується за рівнянням:

,                (4.16)

де - масова витрата холодної води, яка може бути виражена через теплопродуктивність установки, аналогічно, як в розділі 3.3, і рівняння (4.16) приймає вигляд:

.               (4.16а)

З урахуванням наведених залежностей для складових рівняння (4.6) можна записати так:

   (4.17)

і, позначивши:

,      (4.18)

отримаємо вираз для розрахунку середньої ціни ексергії продукту теплонасосної установки у вигляді:

.                (4.19)

Необхідно відмітити, що величина потужності NТНУ, яка входить у рівняння (4.17) і (4.18) розглядається як усереднена величина в перебігу розрахункового періоду , і відповідно, коефіцієнт перетворення  і ексергетична ефективність  визначаються також з використанням середнього значення NТНУ.

Для виконання порівняльних розрахунків доцільно другий член у рівнянні (4.18) виразити через відносну величину

,          (4.20)

яка є відношенням .

Фактор , головним чином, залежить від сумарної потужності привода устаткування ТНУ, і при фіксованих витратах на обслуговування його величина зменшується із зростанням зазначеної потужності. Так, наприклад, при годинному тарифі витрат на обслуговування величиною 8 грн/год і ціні на електроенергію 0,4 грн/кВт·г значення  дорівнює 2 для  і 0,2 при .

Як показують розрахунки, основний вплив на рівень ціни ексергії продукту ТНУ роблять не капітальні витрати, а витрати на обслуговування, особливо для установок невеликої теплопродуктивності, зважаючи на незначний вплив масштабного чинника на чисельність обслуговуючого персоналу.

У ряді випадків, коли утруднена оцінка супутніх витрат, чинник PWF у рівнянні (4.12) можна замінити величиною  і з урахуванням (4.20) отримаємо інший вираз для складової  замість (4.18):

.      (4.21)



загрузка...