Тепловой каскад
Как один электрический расход поддерживает несколько полезных процессов.
Холодильная машина отводит тепло из охлаждаемой зоны и отдаёт его на горячей стороне вместе с работой компрессора. Если поблизости есть потребитель тепла, часть этого потока можно использовать. Электрический ввод остаётся прежним физическим ресурсом; меняется полезность его применения.
Все величины за один период. Для мощности аналогичный баланс записывается в кВт. Электричество насосов и вспомогательных систем добавляется в соответствующую границу.
При 10 кВт·ч электричества и COP холода 3 получаем отвод 30 кВт·ч тепла из охлаждаемой зоны и 40 кВт·ч на горячей стороне. Это баланс переноса энергии. Если удалось использовать 25 кВт·ч тепла по стоимости замещаемого источника 2 руб./кВт·ч, его денежная ценность 50 руб.
Потребитель тепла ограничивает результат
r включает реально доступную долю отбора и ограничения теплообменника. Спрос должен совпадать во времени и по требуемой температуре.
Летом отопление может быть не нужно. Горячая вода имеет другую температуру. Дополнительный теплообменник способен повысить давление конденсации и увеличить электрическое потребление. Поэтому денежный эффект считают после насосов, потерь и изменения COP. Сезонная модель полезнее одного удачно выбранного часа.
Качество энергии
Для обратимого получения работы из тепла при постоянной температуре T относительно среды T0; температуры только в кельвинах. Для переменной температуры требуется интегрирование.
При одинаковом количестве тепла высокая температура даёт больше возможностей использования. Низкотемпературное тепло нельзя оценивать как электричество по количеству кВт·ч. Зато для подходящего потребителя даже невысокая температура может иметь заметную хозяйственную ценность.
Когда электрический счёт условно «закрывается» теплом
Доход от полезного тепла иногда может превысить электрические расходы выбранной установки. Тогда остаточная себестоимость холода по принятому распределению затрат будет отрицательной. Это денежный результат с конкретным покупателем, тарифом и границей. Электрический баланс здания при этом нужно считать отдельно.
В композите каскад тепла особенно интересен там, где охлаждение и потребление тепла работают одновременно: продуктовый магазин, производство еды, бассейн, водоподготовка. Их совместимость проверяют по часам, температуре и стоимости подключения.
Какой расход действительно удалось избежать
Допустим, полезное тепло оценивается в 50 руб., но ради отбора электрический расход вырос на 3 кВт·ч по 8 руб., а насосы потребили ещё 2 кВт·ч. Дополнительные затраты равны 40 руб.; чистый эффект рекуперации 10 руб. Капитал и обслуживание теплообменника ещё предстоит вычесть. Исходный расход холодильника сравнивается в одинаковых режимах.
Если тепло раньше давал газовый котёл, замещённые затраты выводятся из фактически избегаемой покупки топлива и КПД котла. Если отопление оплачивалось фиксированной суммой, счёт может сохраниться. Проданное тепло, предотвращённая покупка и расчётное распределение затрат на холод должны иметь разные денежные строки.
Сколько тепла действительно полезно
Меняйте COP и спрос на тепло. Калькулятор ограничивает полезный отбор потребностью получателя.
Начальные значения показаны выше. Измените параметры для пересчёта.
Доступно 90% тепла горячей стороны. Насосы потребляют ещё 2 кВт·ч за период. Изменение COP при отборе тепла здесь не моделируется; при проектировании его нужно измерить.
Самопроверка
1. Можно ли продать всё тепло конденсатора по тарифу горячей воды?
Только полезно переданный объём нужного качества при существующем спросе. Температура, график и договор могут существенно сократить оплачиваемый объём.
2. Почему COP больше единицы не нарушает закон сохранения энергии?
Машина переносит тепло из охлаждаемой среды и добавляет работу компрессора. Электрическая работа является частью полного баланса.
3. Ценность тепла 50 руб., дополнительное электричество с насосами 5 кВт·ч по 8. Каков эффект до капитала и сервиса?
10 руб. Электричество стоит 40 руб.; одинаковый базовый расход холодильной системы не вычитают второй раз.
Расчётная задача. W = 20 кВт·ч, COPcold = 4. Сколько отведено холода и сколько тепла на горячей стороне?
80 кВт·ч отведено из холодной зоны; 100 кВт·ч отдано на горячей стороне без учёта внешних вспомогательных систем.
Задание агенту
Построить почасовой баланс холода, горячего тепла, спроса, вспомогательного электричества и платежей. Запретить продажу отсутствующего спроса.
Источники: Danfoss opens Smart Store innovation centre · Cooling as a Service Initiative