Система генерации холода и ГВС: два ресурса по цене одного

Актуальность темы

Уже давно, остро стоит вопрос об экономии энергоресурсов, ввиду ограничения свободных мощностей для вновь строящихся объектов и постоянно растущих тарифов.

На сегодняшний день, утилизация бесплатного, сбросного тепла в водоохлаждаемых холодильных машинах (чиллерах) является логичным и экологичным решением.

Традиционная схема системы холодоснабжения не позволяет решить ряд задач по использованию полученного тепла, в частности для полного или с большой долей вероятности обеспечения объекта ГВС (Горячее Водоснабжение), так как:

• получение тепла напрямую связано с фактом работы чиллера и вырабатываемым им количеством тепла в данный момент, в то время как потребность здания в ГВС есть постоянно;
• максимальная потребность объекта в холоде, а значит и работа чиллера, приходится на дневное время, поэтому стоимость получаемых энергоресурсов рассчитывается по дневному (дорогому) тарифу электроэнергии.

Суть проекта

Предлагаемая Вашему вниманию, «Высокоэффективная система генерации Холода и ГВС», разработанная для гостиничного комплекса в г. Екатеринбурге, полностью исключает вышеописанные проблемы, и является управляемой как по выработке ресурсов, так и по их себестоимости.

Решены следующие задачи:

• Повышение вероятности подготовки ГВС.
• Снижение себестоимость холодоносителя и ГВС.
• Обеспечение требований к качеству ГВС, соответствующих нормам для гостиниц 4-5 звезд.
• Управляемость системы генерации ресурсов.

Система аккумулирования энергии

За основу взят принцип аккумулирования энергии, который и позволил обеспечить управляемость системы, повысить вероятность приготовления ГВС, ввиду ухода от привязанности к работе чиллера.

Система аккумулирования энергии имеет следующие плюсы:

• Уменьшение периода окупаемости оборудования: оборудование работает постоянно со 100% загрузкой и максимальным КПД.
• Снижение лимита электрической мощности всего объекта (мощность холодильных машин при такой схеме ниже традиционной на 30-70%): тем самым снижение платы за подключение к электросетям, а так же стоимости электрораспределительного оборудования объекта (трансформаторы, распределительные шкафы, кабели и т.п.).
• Увеличение срока службы холодильных машин (машины работают без перегрузки в пиковые периоды и без частых пусков/остановов в периоды минимальных нагрузок): тем самым снижения эксплуатационных затрат на ремонт и замену оборудования.
• Оптимизация энергопотребления здания во времени за счет работы холодильных машин в межпиковый период (ночью): создание надежного резерва источника холода для снятия пиковых нагрузок.

Работа системы основана на выработке и аккумулировании холода и ГВС в ночное время, а непосредственное их использование в дневное время.

Аккумулятор холода представляет собой теплоизолированные баки, заполненные раствором гликоля (холодоноситель) и герметичными капсулами с высокой теплоемкостью из полиэтилена высокой плотности. Внутри капсул находится жидкость (водные растворы солей), меняющая фазовое состояние. Во время зарядки аккумулятора жидкость внутри капсул замораживается, а в процессе разрядки, лед в капсулах тает, отбирая тепло у холодоносителя.

Аккумулятором ГВС являются бойлеры со встроенными водяными и электрическими нагревателями.

Аккумулирование холода. Капсулы состоят из смеси полиолефинов. Этот материал химически нейтрален по отношению к хладоносителям и конструкционным материалам электрооборудования. Толщина капсул 1,0 мм: перетекание хладоносителя отсутствует.

Сферическая форма капсул, изготавливаемых методом выдувного формирования, благодаря чему отсутствуют утечки наполнителя. Герметизация капсул происходит с помощью ультразвуковой сварки. Благодаря воздушной полости для компенсации расширения, происходит незначительное воздействие на оболочку капсулы.

Функциональная схема: ДЕНЬ

Функциональная схема: НОЧЬ

Расчет стоимости энергоресурсов

На каждый потребляемый 1 кВт электроэнергии холодильная машина вырабатывает 3,5 кВт холода и 4,55 кВт тепла при полной его утилизации.

Q_общее = 3,5 кВт+4,55 кВт = 8,05 кВт

Коэффициент эффективности системы (СОР) составил 8,05

Согласно тарифам «Свердловэнерго» стоимость 1 кВт*ч эл. энергии: по дневному тарифу – 5,44 руб., по ночному тарифу – 3,78 руб.

Отсюда стоимость 1 кВт*ч холодовой/тепловой энергии получаемой от работы системы составляет: 3,78 руб. (ночной тариф): 8,05 кВт = 0,47 рублей.

В сравнении со стоимостью городского теплоносителя 1,042 руб. за1кВт*ч (1Гкал тепла=1212,54руб.; 1кВт*ч=0.0008598 Гкал, 1212,54руб.×0,0008598 Гкал=1,042 руб.), цена холодовой/тепловой энергии полученной от системы в 2 раза ниже:

1 кВт*ч холода + 1 кВт*ч тепла = 0,47 + 0,47 = 0,94 рублей.

Расчет стоимости ГВС

Известно, чтодля нагрева 1 м³ГВС (Δt=55К) необходимо 63,8 кВт*ч

Q = G×c× Δt, 1000×1,16е^-3×55К =63,8 кВт*ч,

где G — объем воды,
с — удельная теплоемкость,
Δt — разница температур.

Стоимость нагрева 1 м³ горячей воды от системы составил 63,8 кВт*ч х0,47 руб. = 29,99 руб.

P.S. По мнению специалистов группы компаний «КЛИМАТ КОНТРОЛЬ»: инженерные системы должны отличаться высокой энергетической эффективностью, чтобы способствовать сохранению нашей планеты не только для сегодняшнего, но и для будущих поколений.

ООО «КЛИМАТ КОНТРОЛЬ Групп»