Коэффициент эффективности рекуператора чему равен

Поделиться статьей в социальных сетях:

Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №4’2006

Источник

Энергоэффективное управление рекуперацией воздуха

Рекуперация – важный инструмент энергосбережения в системах приточно-вытяжной вентиляции и центрального кондиционирования зданий. Использование рекуператоров само по себе снижает энергопотребление, но не всегда позволяет извлечь максимальный потенциал экономии.

И чем более интеллектуальна система управления, тем большего энергосбережения можно достичь. В статье представлены популярные и инновационные методы энергоэффективного управления рекуперацией воздуха.

Понятия и определения

Что такое рекуперация тепла? Р екуперация тепла или обратное получение тепла — это процесс теплообмена, при котором тепло забирается от вытягиваемого выбрасываемого воздуха и передается свежему нагнетаемому воздуху, который нагревается. Процесс проходит в рекуперационном теплообменнике таким образом, что выбрасываемый и свежий воздух абсолютно отделены друг от друга, чтобы не произошло их смешивание.

В охлаждаемых помещениях можно использовать рекуперационные теплообменники также обратным способом, то есть для рекуперации холода. При этом подводимому воздуху передается холод от отводимого воздуха.

Важной характеристикой рекуператоров является Коэффициент эффективности рекуперации.
Коэффициент эффективности рекуперации тепла выражает отношение между максимально возможным полученным теплом и теплом, полученным в действительности. Теоретически эффективность может меняться в пределах от 30 до 90 %. Эта характеристика зависит от стоимости, производителя и типа рекуператора.

Типы рекуператоров и их особенности:

Пластинчатые рекуператоры

Удаляемый и приточный воздух проходят с обеих сторон целого ряда пластин. В пластинчатых рекуператорах на пластинах может образовываться некоторое количество конденсата, потому они оборудованы отводами для конденсата. Конденсатосборники имеют водяной затвор, не позволяющий вентилятору захватывать и подавать воду в канал. Из-за выпадения конденсата существует серьезный риск образования льда в холодное время года. Пластинчатые рекуператоры характеризуется высокой эффективностью (50-80%), являются самыми распространенными и относительно дешевыми, широко используются на малых предприятиях, и в небольших зданиях, коттеджах, магазинах.

Роторные рекуператоры

Тепло передается вращающимся между удаляемым и приточным каналами ротором. Это открытая система, и потому здесь велик риск того, что грязь и запахи могут перемещаться из удаляемого воздуха в приточный, однако, некоторые производители утверждают, что в их рекуператорах исключено смешивание. Уровень рекуперации тепла может регулироваться скоростью вращения ротора. Обладают самой высокой эффективностью (75-90%), и соответственно ценой. Преимущественно используются на крупных промышленных предприятиях, цехах, в больших зданиях.

Рекуператоры с промежуточным теплоносителем

Вода или водно-гликолиевый раствор, циркулирует между двух теплообменников, один из которых расположен в вытяжном канале, а другой в приточном. Теплоноситель нагревается удаляемым воздухом, а затем передает тепло приточному воздуху. Теплоноситель циркулирует в замкнутой системе и отсутствует риск передачи загрязнений из удаляемого воздуха в приточный. Передача тепла может регулироваться изменением скорости циркуляции теплоносителя. Эти рекуператоры имеют низкую эффективность (45-60%).Обладая низкой эффективностью, используются в случае, если удаляемый воздух сильно загрязнен или токсичен, когда смешивание недопустимо.

Камерные рекуператоры

Камера разделяется на две части заслонкой. Удаляемый воздух нагревает одну часть камеры, затем заслонка изменяет направление воздушного потока таким образом, что приточный воздух нагревается от нагретых стенок камеры. Загрязнение и запахи могут передаваться из удаляемого воздуха в приточный. Характеризуется высокой эффективностью ( 70-80%).

Тепловые трубы

Данный рекуператор состоит из закрытой системы трубок, заполненных фреоном, который испаряется при нагревании удаляемым воздухом. Когда приточный воздух проходит вдоль трубок, пар конденсируется и вновь превращается в жидкость. Имеет низкую эффективность (50-70%).

Регулирование тепловлажностного режима

В системе кондиционирования воздуха с рекуперацией и увлажнением можно достичь энергосбережения за счет поддержания экономичного тепловлажностного режима. Для этого система автоматизации обеспечивает оптимальный комфорт по температуре и влажности при минимальном энергопотреблении посредством управления рекуператором с учетом фактической потребности.

На диаграмме (рис. 1) наружный воздух перед подачей в помещение либо нагревается, либо охлаждается, в зависимости от наружной температуры, после чего он увлажняется и подается в помещение для поддержания комфортных условий по температуре и влажности. Затем отработанный воздух удаляется из помещения вытяжным вентилятором. Но прежде, чем попасть наружу, он отдает часть своей термальной энергии (тепла или прохлады) потокам приточного воздуха посредством рекуператора. Это позволяет сэкономить энергию в процессе дальнейшей воздухоподготовки.

Но как управлять рекуператором?

Для этого можно изменять степень рекуперации тепла. А разумно ли это? Казалось бы, пусть она будет максимально возможной, определяемой конструкцией и характеристиками рекуператора. Повысить ее вроде бы уже нет возможности, а сознательно понижать нет смысла. Однако это не совсем так. Изменения температуры и относительной влажности всегда находятся в противодействии.

При повышении температуры относительная влажность понижается и наоборот. Поэтому в отдельных случаях можно сознательно снижать степень рекуперации тепла, то есть жертвовать экономией энергии, затрачиваемой после рекуператора на обогрев или охлаждение, но зато выигрывать на экономии энергии, затрачиваемой на увлажнение или осушку воздуха. А в других случаях, возможно, наоборот.

Чему отдать приоритет? Что ценнее?

Это может зависеть от разных обстоятельств:

Кроме того, сознательно снижать степень рекуперации тепла бывает необходимо зимой для борьбы с обледенением рекуператора.

Как все это предусмотреть, рассчитать и выбрать оптимальный режим управления?

В разных рекуператорах управление осуществляется по-разному. Рекуператоры подразделяются по типам, в зависимости от конструкции и принципа действия. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками. В зависимости от характеристик и условий использования может применяться тот или иной тип рекуператора.

Рассмотрим три разновидности рекуператоров:

Пластинчатый рекуператор:

Пластинчатый рекуператор (рис. 2) – это теплообменник, оснащенный множеством тонких перегородок. Потоки вытяжного и приточного воздуха проходят между перегородками по разные их стороны под прямым углом друг к другу, не пересекаясь и не смешиваясь. При этом они обмениваются термальной энергией.

Потеря давления воздуха может составлять 150–300 Pa. Зимой потоки вытяжного воздуха, как более влажные, охлаждаются до точки росы и оставляют влагу между перегородками рекуператора.

Это может привести к обледенению, которое снижает эффективность рекуперации и увеличивает потерю давления воздуха, что вызывает увеличение энергопотребления вентиляторов. Для защиты от обледенения используется регулируемый воздушный байпас, как показано на функциональной схеме приточно-вытяжной установки (рис. 3).

Контроллер получает от датчика защиты от обледенения информацию о понижении температуры воздуха до определенного порога, отделяющего от точки росы, и перераспределяет потоки воздуха, открывая воздушную заслонку на байпасе и прикрывая воздушную заслонку в приточном канале, для уменьшения степени охлаждения вытяжного воздуха.

Жидкостный рекуператор

Рекуператор этого типа (рис. 4) применяется, когда приточный и вытяжной воздуховоды разведены по разным этажам и нет возможности свести их в общем рекуператоре. На воздуховодах устанавливаются калориферы. Между ними циркулирует теплоноситель вода-гликоль. Для регулирования степени рекуперации и для защиты от обледенения используется датчик температуры и регулирующий клапан.

Роторный рекуператор

Этот рекуператор (рис. 5) представляет собой вращающийся барабан с множеством вентиляционных каналов ячеистой структуры из тонкой алюминиевой ленты. Вращаясь, барабан подставляет свои воздушные каналы попеременно под струи приточного и вытяжного воздуха.

Преимущества роторных рекуператоров:

Степень рекуперации зависит от числа оборотов вращения барабана и от скорости движения воздуха. Утилизация влаги происходит зимой, когда температура вытяжного воздуха в рекуператоре опускается до точки росы.

Вытяжной воздух, выходящий из помещения с комфортными параметрами по температуре и относительной влажности, обозначенными на рис. 6 красной точкой (Extract air), охлаждается в каналах барабана. Его температура падает до точки росы, и водяные пары конденсируются на холодной поверхности перегородок. Затем потоки наружного воздуха, проходя по этим каналам, забирают из них влагу и возвращают в помещение.

В этом случае, помимо утилизации влаги, снижается вероятность обледенения, так как влага удаляется из воздушных каналов, не успев превратиться в лед. Алгоритм экономайзера tx2 Для поддержания в помещении комфортной температуры 20–25°С и комфортной влажности 30–60% алгоритм автоматически определяет экономичные уставки тепловлажностного режима внутри комфортной зоны, ограниченной красными линиями (рис. 7).

Правый верхний угол выводится за пределы комфорта, так как при влагосодержании 11 г возникает легкое ощущение удушья. Рекуператор – первый инструмент изменения параметров наружного воздуха на пути воздухоподготовки.

Показатели воздуха после рекуператора оцениваются программой, и определяется необходимость в дополнительном нагреве или охлаждении, а также в дополнительном увлажнении или осушке. Если температура оказалась в пределах комфортной зоны, а относительная влажность – за ее пределами, то алгоритм программы изменяет скорость вращения барабана так, чтобы ввести относительную влажность в границы комфортной зоны.

При этом температура, скорее всего, выйдет за ее пределы. И наоборот. При обоюдной потребности в изменении температуры и относительной влажности воздуха расставляются приоритеты. Программа определяет оптимальную степень рекуперации, исходя из разной стоимости энергии на обогрев, охлаждение, увлажнение и осушку и координирует ее с работой узлов регулирования для минимального суммарного энергопотребления.

Алгоритм согласует работу узлов обогрева, охлаждения и поддержания влажности, а также скорость вращения барабана, и определяет оптимальную уставку тепловлажностного режима внутри комфортной зоны. Опыт использования функции Economizer tx2 в управлении центральным кондиционированием с рекуперацией и регулированием влажности показал потенциал экономии энергии – 40%.

Все системы управляются с максимальной эффективностью без ущерба для комфорта пользователей. Такой целостный подход к автоматизации инженерных систем зданий является основополагающим, и Economizer tx2 стоит в одном ряду с другими существующими инновационными методами энергосбережения, имеющимися в распоряжении компании «Сименс» и позволяющими достичь максимальной экономии энергии в системах жизнеобеспечения зданий.

Источник

Рекуперация теплоты в системах вентиляции – использование отработанной теплоты или источник возобновляемой энергии?

Heat recovery in ventilation systems – use of waste heat or a renewable energy source?

Claus Handel, Technical Secretary of the European Ventilation Industry Association (EVIA)

Keywords: EU Directives, renewable energy source (RES), RES definitions, heat recovery, calculation methods, primary energy

Requirement to use renewable energy sources is included in many technical and national standards of EU member states for many years. However today there is still no single and unified approach to the terms, definitions and calculations. RES terms and definitions from different regulatory documents in ventilation and air conditioning standards may differ and even contradict each other. This article describes the differences between heat recovery and use of waste heat, and offers a definition and calculation method for the share of renewable energy during heat recovery in ventilation and air-conditioning systems.

Требование использования возобновляемых источников энергии содержится во многих технических и национальных стандартах стран ЕС уже много лет. Однако единого и унифицированного подхода к терминам, определениям и расчетам на сегодняшний день так и не появилось. В стандартах по вентиляции и кондиционированию термины и определения по ВИЭ различных нормативных документов могут не совпадать или даже противоречить друг другу. Данная статья описывает различия между рекуперацией теплоты и использованием отработанной теплоты и дает определение и методику расчета доли возобновляемой энергии при рекуперации теплоты в системах вентиляции и кондиционирования.

Claus Händel, технический секретарь Европейской ассоциации вентиляционной промышленности (European Ventilation Industry Association, EVIA)

Требование использования возобновляемых источников энергии содержится во многих технических и национальных стандартах стран ЕС уже много лет. Однако единого и унифицированного подхода к терминам, определениям и расчетам на сегодняшний день так и не появилось. В стандартах по вентиляции и кондиционированию термины и определения по ВИЭ различных нормативных документов могут не совпадать или даже противоречить друг другу. Данная статья описывает различия между рекуперацией теплоты и использованием отработанной теплоты и дает определение и методику расчета доли возобновляемой энергии при рекуперации теплоты в системах вентиляции и кондиционирования.

Определение возобновляемого источника энергии, основанное на подходе к первичной энергии как таковой, – это объективный и технологически неангажированный подход к расчету доли возобновляемых источников в любом типе энергетической установки.

1. Правовая база ЕС

Основными нормативными документами ЕС по возобновляемым источникам энергии являются:

• Директива ЕС 2018/2001 года о содействии использованию энергии из возобновляемых источников [1];

• Директива ЕС 2018/844 об энергоэффективности зданий [2].

Рассмотрим определения из Директивы ЕС 2018/2001.

«Энергия из возобновляемых источников» (energy from renewable sources) или «возобновляемая энергия» (renewable energy) (п. 1) означает энергию из возобновляемых неископаемых источников, а именно ветряную, солнечную (солнечную тепловую и солнечную фотоэлектрическую) и геотермальную энергию, энергию окружающей среды, энергию приливов, волн и других океанических энергий, гидроэнергию, биомассу, свалочный газ, газ очистных сооружений и биогаз.

«Окружающая энергия» (ambient energy) (п. 2) означает природную тепловую энергию и энергию, накопленную в окружающей среде с ограниченными границами, которая может аккумулироваться в окружающем воздухе (исключая удаляемый/вытяжной воздух), ограждающих конструкциях, поверхностных водах или сточных водах (канализация).

«Отработанные теплота и холод» (waste heat and cold) (п. 9) означают теплоту или холод, образующиеся в качестве побочного продукта в промышленных, энергетических или иных установках (в том числе установках, где использовался или будет использоваться процесс когенерации или где когенерация невозможна), которые будут рассеиваться неиспользованными в воздухе или воде без доступа к централизованной системе отопления или охлаждения.

Определение «окружающего воздуха» из п. 2 нельзя назвать четким, прозрачным и имеющим под собой понятную физическую основу. Это же касается и определения «отработанной теплоты и холода» из п. 9. Трактовка этих определений всегда зависит от контекста и от конкретных условий проекта.

Директивы ЕС дополнены и подкреплены национальными нормативными актами по развитию возобновляемых источников энергии. Например, в Германии это «Закон о поощрении использования возобновляемых источников энергии в теплоснабжении» (EEWärmeG) и региональные законы, например EWärmeG в земле Баден-Вюртемберг.

Если детально рассмотреть только упомянутые выше документы, то обнаружится, что единого подхода к вопросу о том, к чему относить рекуперацию теплоты в системах вентиляции, нет. Рекуперация теплоты в системе вентиляции в энергобалансе здания, согласно этим документам, может:

• рассматриваться как использование отработанной теплоты и не учитываться в статистике;

• рассматриваться как использование отработанной теплоты и по разным методикам учитываться для разных типов зданий.

Выдвигаемые в статье предложения относятся исключительно к инженерным системам здания – отопление, вентиляция, кондиционирование.

Определение возобновляемого источника энергии, основанное на подходе к первичной энергии как таковой, – это объективный и технологически неангажированный подход к расчету доли возобновляемых источников в любом типе энергетической установки.

Вывести такой подход нам поможет Директива 2018/2001 и изложенная в приложении VII методика, рассматривающая аэро-, гео- либо гидротермальную энергию, потребляемую тепловыми насосами, как энергию из возобновляемых источников E_RES:

где Q_usable – полезная энергия, вырабатываемая тепловым насосом. В расчет принимаются только тепловые насосы с показателем SPF > 1,15 × 1/η; SPF – сезонная эффективность теплового насоса, в данной статье равна COP; η_is – КПД производства электроэнергии по первичной энергии (в данной статье используется 1/f_pr).

В соответствии с рекомендациями [3] η_is для тепловых насосов, работающих на электроэнергии, составляет 0,45. В случае с абсорбционными тепловыми насосами следует использовать значение η_is = 1,0.

Минимально допустимый SPF:

• для тепловых насосов, работающих на электроэнергии, составляет 2,55;

• для абсорбционных тепловых насосов – 1,15.

Основываясь на формуле (1), можно сформулировать условие, при котором допустимо считать рекуперацию как энергию от возобновляемого источника:

Иными словами, говорить о возобновляемой энергии можно, если полезная энергия, получаемая потребителем от энергетической установки, на 15 % больше, чем энергопотребление установки по первичной энергии.

Рекуперация теплоты и использование отработанной теплоты

При расчете энергобаланса здания рекуперация теплоты, как правило, рассматривается как использование отработанной теплоты. Следует отметить, что существуют физические различия между рекуперацией отработанной теплоты и рекуперацией теплоты в системах вентиляции (см. Примеры адаптивных систем вентиляции с рекуперацией теплоты. – Прим. ред.).

Следующие примеры призваны это проиллюстрировать.

Использование отработанной теплоты

Если здание отапливается топливным котлом (рис. 1), то, например, только 75 % энергии от топлива идет непосредственно на нагрев теплоносителя, 25 % энергии топлива (отработанная теплота) рассеивается в атмосфере с газо-образными продуктами сгорания. В рассматриваемом примере КПД утилизации отработанной теплоты составляет 80 %, то есть 20 % от полной энергии топлива, потребляемого котлом, и, соответственно, только 5 % отработанной теплоты рассеивается в атмосфере.

Утилизация отработанной теплоты от топливного котла

Это классическое использование отработанной теплоты от процесса сгорания топлива. Она может быть использована один раз как энергия от сгораемого топлива.

Рекуперация теплоты в системе вентиляции

Для начала рассмотрим систему вентиляции без рекуперации теплоты (рис. 2). Энергия топлива, расходуемая на нагрев приточного воздуха, используется лишь единожды и уходит в вытяжку.

Пример системы вентиляции без рекуперации теплоты

В случае если используется система вентиляции с рекуперацией теплоты вытяжного воздуха (рис. 3), энергия топлива возвращается в систему вентиляции, причем не один раз. Допустим, мы используем рекуператор с КПД 50 %, тогда, если на первом этапе на нагрев приточного воздуха требуется 1 кВт, мы утилизируем из вытяжного воздуха 0,5 кВт.

Пример системы вентиляции с рекуперацией теплоты удаляемого воздуха

При этом важно понимать, что процесс рекуперации в системе вентиляции является цикличным, то есть в первом «цикле» мы утилизируем 50 % от энергии топлива, использованного для нагрева приточного воздуха на запуске системы, во втором «цикле» мы повторно утилизируем уже 25 % и так далее (рис. 4).

Пример системы вентиляции с рекуперацией теплоты удаляемого воздуха

Получается, что энергия становится возобновляемой.

Если бы КПД рекуператора составлял 100 %, то, нагрев воздух до требуемой температуры один раз, мы могли бы не тратить больше топливо и считать всю затраченную энергию возобновляемой во втором и следующих циклах.

Процесс цикличного использования энергии при рекуперации теплоты удаляемого воздуха системой вентиляции может быть описан формулой:

Расчет доли возобновляемой энергии в системе вентиляции с рекуперацией теплоты удаляемого воздуха

Тогда полезная энергия, вырабатываемая приточно-вытяжной установкой, может быть рассчитана как:

При круглосуточной работе системы вентиляции количество циклов стремится к бесконечности; соответственно, КПД установки можно выразить как:

Допустим, что вентиляция не используется для воздушного отопления и наружный воздух в приточной установке догревается только до температуры воздуха в помещении, а теплопотери через ограждающие конструкции и инфильтрация компенсируются системой отопления. Тогда мы можем условно разделить системы. В случаях, когда вентиляция отключается в ночное время, система отопления поддерживает требуемую в помещении температуру, а утром мы начинаем ровно с той же точки (температуры воздуха в помещении), в которой система вентиляции была отключена. Другими словами, даже при отключении системы вентиляции в ночное время формула (6) будет верна и может использоваться для расчетов, если требования к температуре воздуха в помещении в дневное и ночное время не отличаются.

Тогда, используя подход к определению доли возобновляемой энергии Директивы 2018/2001 и формулу (1), можно утверждать, что:

А доля возобновляемой энергии для системы вентиляции с рекуперацией теплоты удаляемого воздуха:

Используя формулы (5) и (6), получим:

О чем нам говорит формула (10)? В системах рекуперации теплоты инженерных систем здания всегда есть часть энергии, которая является утилизацией теплоты от отопительного прибора:

Все выполненные расчеты – это упрощенная модель, не учитывающая, что в помещении обязательно будут находиться другие «источники» нагрева воздуха, а по сути возобновляемой энергии – люди, теплопритоки от освещения и т. п., которые дополнительно увеличат долю возобновляемой энергии в системе рекуперации.

Рекуперация холода

Для расчета доли возобновляемой энергии при рекуперации в теплый период года, когда наружный воздух в системе вентиляции охлаждается до температуры воздуха в помещении, верны все формулы, приведенные выше. Их можно использовать и для процессов увлажнения и осушения воздуха, используя характеристики тепло- и влагопереноса в рекуператоре.

Примеры расчетов

Используя формулу (6) и значения η_t от 0 до 0,9, построим график (рис. 5), из которого видно, что для типовой системы приточно-вытяжной вентиляции при КПД рекуператоров (для рекуператора с промежуточным теплоносителем минимальная η_t = 0,67, для прочих η_t = 0,73) 2 значение теплового COP рекуператора теплоты удаляемого воздуха будет находиться в интервале от 3 до 5. Это аналогично интервалу значений COP по потребляемой электроэнергии существующих на рынке тепловых насосов.

Тепловой COP вентиляционной установки с рекуперацией теплоты

Расчет по первичной энергии

Общие принципы

Рассмотренная методика расчета доли возобновляемой энергии для рекуператора в системе вентиляции учитывает только тепловую энергию на нагрев наружного воздуха и не включает прочие энергозатраты, существующие в реальных установках. Суммировать энергозатраты тепловой и электрической энергии арифметически неверно. Поэтому, чтобы оценить картину эффективности рекуперации целиком, логично использовать в расчетах значения, приведенные к первичной энергии:

КПД энергетической установки по первичной энергии COP_pri – отличный показатель, помогающий оценить, использует ли установка возобновляемую энергию. Если COP_pri > 1, то установка производит больше полезной энергии, чем потребляет первичной, то есть использует возобновляемые источники. В случае тепловых насосов нужно помнить про требования документа [1] по 15 %-ному превышению первичной энергии: для отнесения к ВИЭ COP_pri должен быть больше 1,15!

Используя уравнение (11), приведем формулу (12) к виду:

При определенных условиях параметров наружного воздуха, уровне теплопритоков в помещении и требованиях к температуре воздуха помещения может оказаться, что эффективность рекуператора теплоты удаляемого воздуха избыточна (рис. 6). Поэтому в установках необходимо предусматривать системы регулирования эффективности рекуперации.

Динамика изменения коэффициента эффективности рекуператора по температуре

Примеры расчета

Результаты расчетов (табл. 2) показывают общие принципы подхода к выявлению доли возобновляемой энергии в системе вентиляции воздуха с рекуперацией теплоты. Для расчета рассмотрена вентиляционная установка, отвечающая требованиям [4]:

• расход воздуха 10 800 м 3 /ч (3 м 3 /с);

• энергопотребление вентиляторов без сети воздуховодов 2 400 Вт [800 Вт/(м 3 /с) × 3 м 3 /с], на притоке 1 400 Вт и на вытяжке 1 000 Вт;

• температурная эффективность рекуператора теплоты 0,73;

• коэффициент первичной энергии: тепловой – f_pri,heat = 1,0 (h = 1), электроэнергии – f_pri,elec = 2,2 (h = 0,45);

• температура приточного воздуха и воздуха в помещении в холодный период года минимум 20 °C (без охлаждения в теплый период года);

• время эксплуатации 8 760 ч/год.

Почасовое моделирование параметров работы показывает (табл. 1, варианты 1–4), что COPpri вентиляционной установки с рекуперацией теплоты удаляемого воздуха для южных районов Европы составит 1,5 и для Северных стран – 2. Потребление электроэнергии вентиляторами не включает напор на сеть воздуховодов, согласно методике ErP 1253/2014 [4], что аналогично подходу к расчету COP_pri тепловых насосов по рекомендациям [3].

Даже если предположить, что энергопотребление вентиляторов увеличится в 2 раза за счет сети воздуховодов, COP_pri такой установки все равно будет равен 1,33 (см. табл. 1, вариант 1а).

Если мы приведем стандартное для тепловых насосов значение COP 3,5 к первичной энергии, то при fpri,elec = 2,2 (h = 0,45) получим весьма близкое значение: 1,59.

Прочие технологии получения возобновляемой энергии

Изложенный подход к расчету доли энергии от ВИЭ по отнесению полезной вырабатываемой энергии к первичной энергии может использоваться для хладоцентров, рекуперации холода и влажности, фрикулинга, испарительного охлаждения, а также любой из комбинаций перечисленных технологий.

Формулу (12) можно привести к универсальному виду:

где Q_usable – полная полезная энергия, получаемая системой от установки;

Q_f – потребление энергии установкой на основной процесс (нагрев/охлаждение или иное);

W_f – потребление энергии установкой на вспомогательные процессы;

f – коэффициент первичной энергии (отражает отношение затраченной первичной энергии к полученной энергии определенного вида).

Коэффициенты первичной энергии для этой формулы будут определять текущая политика и приоритеты в развитии видов энергетики.

Используя такой подход, очень просто понять, можно ли считать, что то или иное инженерное решение использует или «создает» долю возобновляемой энергии в своем энергопотреблении:

Если производимая системой энергия больше, чем потребляемая, приведенная к первичной, очевидно, что такая система использует возобновляемый источник энергии и это должно учитываться при расчете тарифов/налогов и т. п.

Расчеты по предложенной методике (табл. 2) демонстрируют, какие из технологий генерации энергии можно считать использующими ВИЭ. Некоторые выводы могут показаться неоднозначными. Многие эксперты могут усомниться и заявить, что для чиллера, потребляющего электроэнергию, долю от ВИЭ можно считать только в ограниченных условиях и при указанных в статье значениях коэффициентах первичной энергии. Более того, можно сказать, что чиллер в принципе не производит энергию, а просто переносит ее из одной среды в другую. Но ведь тепловой насос работает по точно такому же принципу, и никто не оспаривает, что источник его энергии является возобновляемым!

Выводы и рекомендации

Итак, было показано, что современные политические определения ВИЭ и технологий использования возобновляемых источников энергии в зданиях ЕС сложны и не отвечают принципу технологической нейтральности.

Системы вентиляции с рекуперацией теплоты вытяжного воздуха при пересчете на первичное энергопотребление по своей энергоэффективности вполне сравнимы с тепловыми насосами.

Подход к расчету эффективности, основанный на потреблении первичной энергии, позволил бы технологически нейтрально оценить долю возобновляемых источников энергии различных инженерных технологий. Открытый и гласный процесс расчета и принятия национальных факторов первичной энергии внесет ясность в процесс принятия политических решений в области энергетики и повысит прозрачность отчетности по энергопотреблению зданий.

Литература

1 Подробный расчет, учитывающий все виды потребляемой установкой энергии, приведен в разделе статьи «Расчет по первичной энергии».

2 Согласно нормативному документу [4].

Поделиться статьей в социальных сетях:

Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.

Статья опубликована в журнале “Энергосбережение” за №8’2020

Источник

• ← Коэффициент это что простыми словами
• Коэффициент яндекс такси что это такое →