POROVNÁNÍ VYBRANÝCH SYSTÉMŮ KLIMATIZACE A VĚTRÁNÍ Z POHLEDU SPOTŘEBY ENERGIE A NÁVRATNOSTI 2VV s.r.o. 8/08

PŘEDPOKLADY : MODELOVÝ PROSTOR ROVNOTLAKÉ VĚTRÁNÍ ZAŘÍZENÍ KRAJE JEN TEPELNOU ZTRÁTU VĚTRÁNÍM REKUPERACE BEZ KONDENZACE TEPLOTA VZDUCHU PŘIVÁDĚNÉHO DO PROSTORU (MÍSTNOSTI) JE SHODNÁ S TEPLOTOU VZDUCHU V PROSTORU

VARIANTA 1 - zima PŘÍVODNÍ VĚTRACÍ JEDNOTKA S EL. OHŘÍVAČEM ODTAHOVÝ VENTILÁTOR POTŘEBNÝ PŘÍKON EL. OHŘÍVAČE : te…..venkovní teplota ti……vnitřní teplota P=Q=1200*průtok*(ti-te)

VARIANTA 2 - zima REKUPERAČNÍ JEDNOTKA JEDNOTKA S EL. DOHŘÍVAČEM POTŘEBNÝ PŘÍKON EL. DOHŘÍVAČE : ter…teplota venkovního vzduchu před dohřívačem te…..venkovní teplota ti……vnitřní teplota Q=1200*průtok*(ti-ter) η = (ter-te)/(ti-te) -> ter = te+ η*(ti-te) P=Q=1200*průtok*(1- η)*(ti-te)

VARIANTA 3 - zima REKUPERAČNÍ JEDNOTKA JEDNOTKA S TEPELNÝM ČERPADLEM POTŘEBNÝ TOPNÝ VÝKON TEPELNÉHO ČERPADLA: ter…teplota venkovního vzduchu před kondenzátorem te…..venkovní teplota ti……vnitřní teplota Q=1200*průtok*(ti-ter) η = (ter-te)/(ti-te) -> ter = te+ η*(ti-te) Q=1200*průtok*(1- η)*(ti-te) POTŘEBNÝ PŘÍKON TEPELNÉHO ČERPADLA: COP ….topný faktor tepelného čerpadla P=Q/COP=1200*průtok*(1- η)/COP*(ti-te)

Topný faktor tepelného čerpadla…… Topný faktor tepelného čerpadla……. topný výkon COP = příkon zařízení kondenzační teplota (K) COP=účinnost * kondenzační (K) – vypařovací teplota (K) Chladicí faktor ……. EER (COP) = chladicí výkon / příkon zařízení Protože platí ………. Topný výkon = Chladicí výkon + příkon Lze dovodit ……….. Topný faktor = Chladicí faktor +1

VARIANTA 4 - zima REKUPERAČNÍ JEDNOTKA JEDNOTKA S TEPELNÝM ČERPADLEM POTŘEBNÝ TOPNÝ VÝKON TEPELNÉHO ČERPADLA: te…..venkovní teplota ti……vnitřní teplota Q=1200*průtok*(ti-te) POTŘEBNÝ PŘÍKON TEPELNÉHO ČERPADLA: COP ….topný faktor tepelného čerpadla P=Q/COP=1200*průtok/COP*(ti-te)

Porovnání příkonů ohřevu jednotlivých variant: P1 : P2 : P3 : P4 = 1 : (1- η) : (1- η)/COP : 1/COP Pro COP=3 : η = 0,5… 1 : 0,5 : 0,16 : 0,33 η = 0,8… 1 : 0,2 : 0,07 : 0,33 Také platí η = 0,5 … P4:P3=2:1 η = 0,8 … P4:P3=5:1 Poměr P2:P3=3:1 Je nezávislý na účinnosti rekuperace

Použitím rekuperační jednotky s 50% účinností se potřebný příkon pro dohřev vzduchu zmenšuje na polovinu (tj. 2x), při 80% účinnosti na 20% (tj. 5x) Použitím rekuperační jednotky s tepelným čerpadlem se potřebný příkon pro dohřev vzduchu zmenšuje při 50% účinnosti rekuperace na 16%, při 80% účinnosti rekuperace na 7% (pro COP=3) Při použití tepelného čerpadla bez rekuperace je příkon třetinový (pro COP=3) Volba rekuperace s 80% účinností oproti 50% účinnosti znamená 2,5x nižší příkon (spotřebu energie) Provozní náklady rekuperační jednotky s účinností 50% s tepelným čerpadlem (LMF-RFM) a provozní náklady rekuperační jednotky s účinností 80% a elektrickým dohřevem (HRB) jsou téměř shodné

VARIANTA 1 - léto PŘÍVODNÍ VĚTRACÍ JEDNOTKA ODTAHOVÝ VENTILÁTOR POTŘEBNÝ CHLADICÍ VÝKON : te…..venkovní teplota ti……vnitřní teplota Q=1200*průtok*(te-ti)

VARIANTA 2 - léto REKUPERAČNÍ JEDNOTKA JEDNOTKA POTŘEBNÝ CHLADICÍ VÝKON: ter…teplota venkovního vzduchu za rekuperátorem te…..venkovní teplota ti……vnitřní teplota Q=1200*průtok*(ter-ti) η = (te-ter)/(te-ti) -> ter = te-η*(te-ti) Q=1200*průtok*(1- η)*(te-ti)

VARIANTA 3 - léto REKUPERAČNÍ JEDNOTKA JEDNOTKA S TEPELNÝM ČERPADLEM POTŘEBNÝ CHLADICÍ VÝKON TEPELNÉHO ČERPADLA: ter…teplota venkovního vzduchu před výparníkem te…..venkovní teplota ti……vnitřní teplota Q=1200*průtok*(ter-ti) η = (te-ter)/(te-ti) -> ter = te-η*(te-ti) Q=1200*průtok*(1- η)*(te-ti) POTŘEBNÝ PŘÍKON TEPELNÉHO ČERPADLA: COP ….topný faktor tepelného čerpadla P=Q/(COP-1)=1200*průtok*(1- η)/(COP-1)*(te-ti)

VARIANTA 4 - léto REKUPERAČNÍ JEDNOTKA JEDNOTKA S TEPELNÝM ČERPADLEM POTŘEBNÝ CHLADICÍ VÝKON TEPELNÉHO ČERPADLA: te…..venkovní teplota ti……vnitřní teplota Q=1200*průtok*(te-ti) POTŘEBNÝ PŘÍKON TEPELNÉHO ČERPADLA: COP ….topný faktor tepelného čerpadla P=Q/(COP-1)=1200*průtok/(COP-1)*(te-ti)

Porovnání jednotlivých variant : P1 : P2 : P3 : P4 = 1 : (1- η) : (1- η)/(COP-1) : 1/(COP-1) η = 0,5… 1 : 0,5 : 0,25 : 0,5 η = 0,8… 1 : 0,2 : 0,1 : 0,5 Prakticky η = 0,5 … P4:P3=2:1 η = 0,8 … P4:P3=5:1 tj. stejné jako v zimním režimu, poměr nezávisí na COP

ZJEDNODUŠENÉ POROVNÁNÍ NÁVRATNOSTI INVESTICE DO VYBRANÝCH REKUPERAČNÍCH SYSTÉMŮ ZÁKLADNÍ VELIČINY OVLIVŇUJÍCÍ NÁVRATNOST: KLIMATICKÉ ÚDAJE - průběhy teplot CENA ENERGIE - (ČR - nízký tarif cca- 2 Kč/kWh, vysoký tarif cca 4 Kč/kWh) pokud není uvedeno jinak předpokládá se konstantní cena energie v čase DOBA BĚHU ZAŘÍZENÍ - zvoleno 12h/den INVESTIČNÍ NÁKLADY – uvažována jen pořizovací cena zařízení v koncových cenách pro zákazníka PROVOZNÍ NÁKLADY – uvažována jen spotřeba energie (ostatní náklady, tj. náklady na údržbu a opravy zanedbány) CELKOVÉ NÁKLADY=INVESTIČNÍ NÁKLADY(pořizovací cena) + PROVOZNÍ NÁKLADY Návratnost = rozdíl v invest. nákladech/ rozdíl v prov. nákladech za rok …[roky]

GRAF - průběh venkovních teplot pro aktuální rok a pro dlouhodobý normál 30ti

tes Dále uvažován jen zimní provoz

Cena za jednotku průtoku sleduje mocninný průběh a*x^n Sestava přívodní jednotky ALFA El.+ odtahová jednotka ALFA St. (žádná rekuperace) je od průtoku cca 2000 m3/h vyšší než cena rekuperační jednotky LMF (budoucí HRA) s křížovým rekuperátorem CENA SESTAVY PŘÍVODNÍ JEDNOTKY ALFA (El.) A ODTAHOVÉHO VENTILÁTORU JE JEN NEPATRNĚ NIŽŠÍ NEŽ CENA REKUPERAČNÍ JEDNOTKY S KŘÍŽOVÝM VÝMĚNÍKEM (LMF-RKE) (na průtoku 1000 m3/h cca o 19 tis. Kč, rozdíl se s rostoucím průtokem zmenšuje) -> PRO KONCOVÉHO ZÁKAZNÍKA JE NÁKUP REKUPERAČNÍ JEDNOTKY VELMI VÝHODNÝ Cena rekuperační jednotky LMF s křížovým rekuperátorem a tepelným čerpadlem (RFM) jsou cca 2,5x vyšší než cena rekuperačních jednotek LMF s křížovým rekuperátorem (RKE) Cena rekuperační jednotky LMF s křížovým rekuperátorem a tepelným čerpadlem (RFM) je téměř shodná s cenou jednotky HRB

Doba návratnosti

(2 Kč/kWh)

ZÁVĚR POROVNÁNÍ NÁVRATNOSTI (pro sazbu 2 Kč/kWh) Návratnost pořízení jednotky s rekuperací s úč. 50% je nejlepší z porovnávaných variant, je velmi krátká i pro malé průtoky, od velikosti 1000 m3/h návratnost kolem 1 roku a kratší, od velikosti cca 5000 m3/h už jsou dokonce pořizovací náklady nižší u rekuperační jednotky Návratnost pořízení větrací jednotky s TČ je pro průtoky do 4000 m3/h druhá nejlepší, od průtoku 2000 m3h téměř konstantní – pohybuje se v rozmezí 1,5 až 1,2 roku (pro sazbu 2 Kč/kWh) Návratnost pořízení jednotky s rekuperací s úč. 80% je téměř shodná s návratností jednotky s rekuperací s úč. 50% a TČ, ještě pro 1000 m3/h se pohybuje kolem 4 let, pro menší průtoky pak doba návratnosti rychle stoupá Návratnost investice do tepelného čerpadla v rekuperační jednotce (tj. při porovnávání rekup. jednotky s TČ a bez něj) je rozumná (8 let a méně) od průtoku 1400 m3/h, pro menší jednotky se již nevyplatí (platí pro elektřinu v nízkém tarifu, pro vysoký tarif se investice vyplatí již od průtoku 500 m3/h