Оценка эффективности использования тепловых насосов

Оценка целесообразности применения теплонасосных технологий возможна только для конкретных условий и базируется на сравнении энергетической и экономической эффективности традиционных генераторов тепла и тепловых насосов различных типов [4.3; 4.6; 4.9; 4.19; 4.33]. Для объективной оценки разработана методика и проведен анализ разнообразных факторов, влияющих на энергетическую и экономическую эффективность тепловых насосов.

Первичным и общепринятым критерием энергетической эффективности тепловых насосов является коэффициент преобразования р - отношение отданного потребителю тепла к затраченной энергии [4.24].

Величина коэффициента преобразования зависит от требуемой температуры для потребителя (ТИВТ) и температуры холодного источника (ТИНТ), термодинамических свойств рабочего вещества и особенностей термодинамического цикла ТН, технического совершенства конструкции теплового насоса. В первом приближении можно считать, что коэффициент р зависит в основном от разности температур (ТИВТ - ТИНТ). Чем меньше эта разность, тем выше коэффициент р. Для высокой эффективности ТН необходимо иметь ИНТ с наиболее высокой температурой и по возможности более низкую требуемую температуру ИВТ.

Наличие удобных источников низкопотенциального тепла, которые обладали бы зимой и летом достаточно высокой температурой, не требовали бы больших затрат на их перекачку и не вызывали бы коррозии теплообмеиных аппаратов и труб - одно из важнейших условий рационального применения ТН для теплоснабжения.

Источники низкопотенциального тепла для тепловых насосов можно условно разделить на два вида.

Во-первых, это естественные источники тепла: вода (поверхностная и глубинная, включая термальные воды), воздух, грунт, солнечная радиация и т.п.. К второму виду относятся источники тепла, возникшие в результате деятельности человека, т.е. вторичные низкопотеициальпые энергоресурсы (ВЭР): выбросной воздух систем вентиляций, очищенная вода станций аэрации, вода, подлежащая охлаждению в системах технического водоснабжения промышленных предприятий, сбросное тепло систем охлаждения машин (гидрогенераторов, трансформаторов и синхронных компенсаторов на электрических подстанциях и т.п.).

Искусственным источником ИНТ может быть также тепло, отводимое в процессе термостатировапия (охлаждения) технологического процесса. Одновременная выработка холода и полезно используемого тепла термотрасформаторами - наиболее энергетически и экономически выгодные варианты применения. Удачное сочетание параметров ИНТ и требуемых параметров теплоты у потребителя - второе важнейшее условие эффективного применения ТН. Сближение температур ИНТ и ИВТ достигается совершенствованием систем использования тепла. Так, например, для современной системы напольного отопления достаточно температуры 25-35 °С, тогда как для традиционной системы отопления ИВТ должен иметь температуру 70-100 °С.

Сравнение коэффициентов преобразования достаточно для оценки энергетической эффективности тепловых насосов одного типа.

Экономическая эффективность подобных проектов может быть также оценена системой показателей, отражающих соотношение объемов первоначальных вложений и будущих денежных доходов от них. Так как сравниваемые показатели могут относится к разным временным периодам, необходимо привести их значения к стоимости на момент сравнения (дисконтирование), путем умножения на коэффициент дисконтирования KD

где F- норма дисконта, равная приемлемой для инвестора норме дохода на капитал.

Оценка затрат и результатов осуществляется в пределах расчетного периода (горизонта расчета), продолжительность которого измеряется в месяцах, кварталах, годах. К наиболее распространенным показателям оценки инвестиционных проектов относятся:

  • • Чистый дисконтированный доход (NPV);
  • • Индекс доходности (PI);
  • • Внутренняя норма доходности (IRR);
  • • Срок окупаемости (РР).

Чистый дисконтированный доход (NPV) определяется разницей между дисконтированными денежными доходами за весь расчетный период и инвестициями. Рассмотрим два случая:

1) Инвестиции осуществляются в течение одного года

где Т - период расчета, годы;

Pt - величина прибыли, достигаемая за t-й год, руб.;

К- величина инвестиций.

2) Инвестиции вкладываются в течение п, лет

где i- средний уровень инфляции за год;

Kj - инвестиции за j-й год;

п - количество лет окупаемости проекта.

Проект будет считается перспективным, если NPV>0. В случае, когда NPV<0, от вложений следует отказаться.

Индекс доходности (PI) определяется отношением дисконтированных денежных доходов за весь расчетный период к величине инвестиций

Если Р1>1, то проект следует считать прибыльным. В случае, когда Р1<1 проект следует считать убыточным.

Под внутренней нормой доходности (IRR) понимается норма дисконта (F), при которой NPV равен нулю.

Таким образом, ее можно определить решением неявного уравнения

Внутреннюю норму доходности (IRR) можно определить по формуле

где rl - значение табулированного коэффициента

дисконтирования, при котором f(rl)>0 (лноо(/(г 1)

г2 - значение табулированного коэффициента дисконтирования, при котором f(r2) > 0 (либо f(r2) <0);

Рассчитанное значение IRR сравнивается с требуемой нормой дохода на капитал. Если IRR равна требуемой норме или больше нее, то проект признается эффективным.

Срок окупаемости (РР) - это период, начиная с которого первоначальные вложения и иные затраты, связанные с

инвестиционным проектом, покрываются суммарными результатами от его осуществления

Расчеты, выполненные для теплонасосных установок, позволяют считать, что срок окупаемости первичной энергии всегда очень мал и, безусловно, ниже срока окупаемости капиталовложений.

В целом на основе энергетической оценки тепловых насосов с помощью коэффициентов преобразования и теплоиспользования можно рассчитать степень использования первичной энергии и, следовательно, дать энергетическую оценку, определить срок окупаемости первичной энергии и получить коэффициенты преобразования, безусловно превышающие минимальные значения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >