разное

Термоэкономический анализ при изменении экономических характеристик

Рассмотрим влияние изменений в экономической модели на сравнительные характеристики традиционных систем теплоснабжения и теплонасосной системы (система 5). В этом этапе анализе примут участие только системы 2 и 3, показавшие себя серьезной альтерна­тивой при предыдущих этапах анализа.

Таблица 24.19 демонстрирует изменение в экономической модели. Результаты расчетов по системам 2, 3 и 5 при изменении экономической модели приведены в Таблице 24.20.

Видно, что увеличение цены на топливо еще более выделяет теплонасосную систему среди других систем теплоснабжения с точки зрения суммарных годовых затрат.

Рассмотрим изменение в капитальных затратах различных систем теплоснабжения путем введения 10% учета инфляции, отнесенных к каждому году эксплуатации.

Результаты расчетов представлены в Таблице 24.21 и показывают, что характеристики системы 2 вновь практически не отличаются от теплонасосной системы.

В «базовой» экономической модели была принята наиболее низкая стоимость солнечного коллектора 13 Евро/м2. Для выпус­каемых в мире солнечных коллектором известно, что их стоимость (и, соответственно, эффективность) колеблется в пределах до 200 Евро/м2. Предположим использование более эффективных солнечных коллекторов, широко применяемых в климатических условиях, анало­гичных югу Украины. Из средняя стоимость составляет 44 Евро/м2. Данные для сравнения приведены в Таблице 24.22.

Видно, что увеличение стоимости солнечного коллектора в 3,3 раза повлекло за собой увеличение капитальных затрат всей теплона­сосной системы в 2 раза. При дальнейшем удорожании солнечных коллекторов теплонасосная система становится абсолютно неконку­рентоспособной с системой 2, а эффективность систем 3 и 5 срав­нивается.

24.4. Термоэкономический анализ теплового насоса

Проведем термодинамический анализ самого теплового насоса в основном режиме работы: Тхол-80°С; Тгор= 120°С при условии, что величина АТИ= 10°С останется без изменений, а величина АТК будет изменяться в диапазоне от АТК-2° до АТК=30° с шагом в 2 град. Одновременно с изменением величины АТК проведем варьирование величины КПД компрессора, приняв два значения г}Ш-50% и г}км-85%. Условия анализа в графическом виде представлены на цикле теплового насоса - рис.24.10.

Предположим, что возможны такие сочетания АТК и г}км, при которых qK останется без изменений, т. е. во всех случаях h2=const и h3=const вне зависимости от АТК, так как температура в точке 3 будет оставаться постоянной (Тз-Тгор+АТ).

В качестве критерия термодинамической эффективности используем величину СОРтн• Результаты расчетов представлены в графическом виде на рис.24.11. Видно, что имеется достаточно большое количество сочетаний АТК и г/км, при которых величина СОР одинакова. Таким образом еще раз подтверждается вывод о том, что проведение термодинамической оптимизации нецелесособразно.

На уровне инженерной интуиции можно заключить, что при использовании старого типа теплообмениого оборудования, при котором величина АТК выше, чем в новых типах теплообменных аппаратов, необходимо применять новые типы компрессоров и наоборот. Для принятия решения необходимо произвести анализ существующей производственной базы холодильного оборудования.

Подобный подход к оптимизации тепловых насосов (с исполь­зованием инженерной интуиции) предполагает наличие большого практического опыта инженера-проектировщика и хорошую осведом­ленность о номенклатуре выпускаемой продукции. При этом нет оснований для уверенности в том, что принятое решение окажется оптимальным с экономической точки зрения.

Проведем аналогичные исследования, используя термоэконо­мику как инструмент для оптимизации. Определим экономические показатели (общие годовые затраты Z) теплового насоса при тех же условия, что и предусматривал термодинамический анализ.

Результаты показывают (рис.24.12), что одинаковые значения Z имеют место при вариации АТК и Цкм-> однако при этом наблюдаются слишком существенные различия в величине АТК при изменении Г}км-

Минимальные затраты Z (оптимальный режим) соответствует минимальным разностям температур в конденсаторе, которые невоз­можно осуществить в кожухотрубных теплообменных аппаратах. Следовательно, эти режимы более соответствуют использованию ком­пактных пластинчатых теплообменников. Таким образом, если инже - нером-проектирогциком будет принято решение о замене конструкции теплообменных аппаратов (в частности, конденсатора), то следует провести уточнение экономических показателей теплового насоса с учетом цен, соответствующих новому типу оборудования.

В заключение следует указать, что использование всех видов ресурсов должно быть рациональным, так как экономия энерге­тических ресурсов с точки зрения потребляемой энергии, в общем случае оказывается мнимой, поскольку оборачивается созданием машин с повышенной металлоемкостью и наоборот. Все современные инженерные решения должны основываться на решении задач оптимизации.

Автор надеется, что эта книга даст возможность студентам изучить принципы функционирования и создания различных холо­дильных машин и тепловых насосов, а исследователям и практикам сформулировать и решить задачи оптимизации для всех типов этих машин.