Mintapéldák hőszükséglet, hőtermelés és költségének számítására

Átírás

1 eladat gyakorló példák I. Mintapéldák hőszükséglet, hőtermelés és költségének számítására Feladat: Az alábbi példák elhasználásával, határozza meg a költségeket a jelenleg érvényes energiaárakkal! 1. Határozza meg egy 1000 m 2 alapterületű iskolaépület méretezési űtési hőszükségletének közelítő értékét, várható hőelhasználását és öldgáz tüzelés esetén űtési költségét. A segédtáblázat szerint az iskola ajlagos teljesítményigénye 85 W/m 2, ajlagos energiaelhasználásának értéke 72 MJ/m 2 év. Ezzel az 1000 m 2 alapterületű iskola méretezési űtési teljesítményigénye 85 kw, várható éves hőelhasználás 72 GJ/év. A gázszámla adatai alapján a öldgáz: Fűtőérték (H),9 MJ/m Egységár (k q ) 1,025Ft/MJ ÁFA 12 % A hőorrásként alkalmazott kazán hatásoka η 80 %. Q 72 Az éves hőelhasználás tüzelőanyag hőigénye Q k 908 GJ / év η 0,8 A várható tüzelőanyag költség: K 908 1, Ft/év. A tüzelőanyag költség (ÁFA-val): K B ,12 1,042.8,-Ft/év. A öldgáz ára ÁFA nélkül: k v k q H 1,025Ft/MJ,9 MJ/m 4,809 Ft/m 2. Határozzuk meg egy iskola éves űtési hőszükségletét, ha a hőszükségletszámítással meghatározott méretezési űtési hőteljesítmény igénye Q m 100 kw. A űtési idény hossza a meteorológiai statisztikai adatok alapján 182 nap 15,7 10 s ( hónap), (a valóságban nap ). A ajlagos hőigénymutató q 0, 5 Q 5 m Q q , GJ / év. Az iskolában a tanítási napokon l, 45 C hőmérsékletű melegvizet használnak. Határozzuk meg a használati melegvíz várható éves hőigényét és költségét évi 200 tanítási nap igyelembevételével, ha a vizet t h 10 C-ról villamos energiával, vagy η 85 % hatásokú öldgázkazánnal kell elmelegíteni. A villamosenergiával történő vízmelegítés hatásokát 100 %-nak, a melegvíz hálózati hőveszteségét 2 %-nak, a víz ajhőjét c 4,2 kj/kg K-nek eltételezzük. A napi vízogyasztás hőszükséglete: Q napi kg/nap 4,2 kj/kg K (45 C - 10 C) MJ/nap. A havi vízogyasztás hőszükséglete havi 20 tanítási nap eltételezésével: Q havi Q napi 20 nap/hó MJ/hó. Az éves vízogyasztás hőszükséglete 10 havi tanítási év eltételezésével: Q év Q havi 10 hó/év MJ/hó. 1

2 A vízmelegítés napi villamosenergia szükséglete: E vnapi MJ/nap /, / 0, kwh/nap. A vízmelegítés havi villamosenergia szükséglete: E vhavi MJ/hó /, / 0,98 8. kwh/hó. A vízmelegítés éves villamosenergia szükséglete: E vév MJ/év /, / 0,98 8. kwh/év. A villanyszámláról leolvasott energiadíj: k vill 22 Ft/kWh. A vízmelegítés napi villamosenergia költsége: K vnapi 417 kwh/nap 22 Ft/kWh 9.17,-Ft/nap. A vízmelegítés havi villamosenergia költsége: K vhavi 8. kwh/hó 22 Ft/kWh 18.,- Ft/hó. A vízmelegítés éves villamosenergia költsége: K vév 8. kwh/év 22 Ft/kWh 1,8.,- Ft/év. A vízmelegítés napi öldgáz szükséglete: E gnapi MJ/nap / 0, MJ/nap. A vízmelegítés havi öldgáz szükséglete: E ghavi MJ/hó / 0, MJ/hó. A vízmelegítés éves öldgáz szükséglete: E gév MJ/év / 0, MJ/év. A villanyszámláról leolvasott energiadíj: k gáz 1,025 Ft/MJ. A vízmelegítés napi öldgáz költsége: K gnapi MJ/nap * 1,025Ft/MJ 1.815,- Ft/nap. A vízmelegítés havi öldgáz költsége: K ghavi MJ/hó * 1,025Ft/MJ.07,- Ft/hó. A vízmelegítés éves öldgáz költsége: K gév MJ/év * 1,025Ft/MJ.072,- Ft/év. 4. Határozzuk meg egy iskola eltételezett méretezési űtési hőteljesítményét az elmúlt évek gázszámláin eltüntetett tüzelőanyag elhasználása alapján. Az éves űtési hőszükségletét, ha a hőszükségletszámítással meghatározott igénye Q m 100 kw. A űtési idény hossza a meteorológiai statisztikai adatok alapján 182 nap 15,7 10 s ( hónap), (a valóságban nap ). A ajlagos hőigénymutató q 05, Q 5 m Q q , GJ / év külső hőmérséklet gyakoriság nap/év űtési idény időtartama nap/év z Q névleges űtési hőigény W,kW,MW n 2

3 Q m méretezési űtési hőigény Q q n Q m q h hőteljesítményviszony a űtési határhőmérsékletnél q a b c ( ) q h + (1 q h ) (1 + z z z ) Budapestre a2; b2,5; c0,4. A hőelhasználás: Q 1 Q m q ( ) z 0 dz Q z 0 1 q ajlagos hőigénymutató: q q h + (1 q h ) (1 + ) a + 1 b + 1 c + 1 Budapestre, ha a méretezési külső levegőhőmérséklet: m q t km t km 15 C, q 0, 5 11 C, q 0, Egy lakásban a használati melegvíz méretlen évi elhasználása Q HMW 18 GJ/év, a elhasznált hő ára p Q 250 Ft/GJ. Mennyibe kerülhet a használati melegvízogyasztás lakásonkénti mérése ha ily módon 0 % 1 hőmegtakarítás várható. A beruházási költségek után α 0, 2 / év annuitással kell számolnunk? A lakásonként várható költségmegtakarítás évente: C 0,Q p 0, Ft /év, lakás HMW HMW Q A lakásonként megengedhető beruházási költség: C 150 B HMW HMW 750 Ft/ lakás, α 0,2 a megtérülési idő ez esetben: B 750 HMW meg 5 év. C 150 HMW. Egy ogyasztói hőközpontba kapcsolt közület méretezési űtési hőigénye Q m 1 MW. Az 1. példa adatainak elhasználásával határozza meg az éves űtési hőigényt és az éj-. / Mit jelent 0% megtakarítás napi ogyasztásban: 18GJ / év Qnap 49, 10 kj/nap, 5nap / év Q nap 49, 10 V 5 l nap 4,2( t t ) 4,2( 45 10) nap HMW n ÄV 0, nap V nap 100 1/nap

4 szakai és hétvégi űtéscsökkentéssel elérhető megtakarítást. Az éjszakai űtéscsökkentést munkanapokon napi órán keresztül átlag o C-al, a hétvégi (szombat, vasárnap) űtéscsökkenést átlagban 4 o C -al vesszük igyelembe. Az éves űtési hőigény: Q Q m q 1 15, GJ/év A munkanapok száma a űtési időszakban: 5 5 m nap 7 7 Az éjszakai űtéscsökkentés időtartama napi óra igyelembevételével: 1 écs m 10 2,5nap ( 2,8 10 s) 24 4 A munkaszüneti napok száma, ill. a hétvégi űtéscsökkentés időtartama a űtési időszakban: ,5 10 s. nap ( ) sz m A űtéscsökkentés hatását a űtési hőelhasználásra t k t bn + 4 C külső átlaghőmérséklet eltételezésével számoljuk. 20 C névleges belső hőmérséklet és Az éjszakai űtéscsökkentés (ha t C ) tbn tk 0,81, azaz 19 %, tbn tk a hétvégi űtéscsökkentés (ha t 4 C ) ,, azaz 25 % űtési teljesítmény csökkentést eredményez Éves szinten az éjszakai űtéscsökkentéssel: Q écs 0,19 Q m ecs q 0,19 1 2, GJ/év, hétvégi űtéscsökkentéssel Qsz 0,25 Q m sz q 0,25 1 4, GJ/év hő takarítható meg a ogyasztó részéről. A hálózati és hőtermelési költségeket igyelembe véve az érték tüzelőanyagban még nagyobb lesz. 7. Az 5. példa eredményeinek elhasználásával határozzuk meg, mennyit érdemes költeni olyan intelligens hőközponti szabályozó telepítésénél, mely biztosítani tudja az éjszakai ill. hétvégi űtéscsökkentés végrehajtását, ha a megtérülési idő kevesebb mint 5 év kell legyen (α 0,2 A elhasznált hő ára p Q 250 Ft/GJ). A űtéscsökkentéssel elérhető megtakarítás az előző alapján Q meg 829 GJ/év. Az éves költségmegtakarítás: Cmeg QmegpQ Ft/év A megengedhető beruházási költség Cmeg B Ft. α 0,2 4

5 8. Egy Q m 100 MW csúcsteljesítményű távhőrendszerben a űtési idényben Q GJ hőt szolgálunk.tételezzük el, hogy a csővezeték és a környezete közötti átlagos hőmérsékletkülönbség a űtési idényben t t 0 C. E hőmérsékletkü- lönbség mellett a űtési idényben a hőveszteség a szállított hő 5%-a, azaz Q vt 7500 GJ. Mennyivel csökken a hálózat hővesztesége, ha távhő-telemechanikai rendszerrel az üzemvitelt úgy módosítjuk, hogy az előremenő és visszatérő vezetékek átlagos hőmérséklete C -kal csökken? A hálózat hőveszteség-csökkenése a űtési idényben Q cs vt Qvt GJ. 0 t t cs 9. A 7. példában ismertetett űtési rendszerben a nyáron (űtési idényen kívüli ) szolgáltatott hő Q ny GJ. A hőveszteség 8 %, azaz Q vny 1000 GJ. A csővezeték és a környezet közötti átlagos hőmérséklet különbség ny 40o C. Mennyivel csökken a hálózat hővesztesége, ha a távhő-telemechanika alkalmazásával üzemeltetett rendszerben az előremenő és visszatérő űtőközeg közepes hőmérséklete cs 10o C - al csökken? A hálózat hőveszteség csökkenése a űtési idényen kívül: 10 Q cs vny Qvny GJ 40 ny 10. A 7. és 8. példa eredményeinek elhasználásával határozzuk meg az évi tüzelőanyag költség megtakarítást, ha p Q 250 Ft/GJ ajlagos hőárral számolunk, és eltéttelezzük, hogy a űtőerőmű ajlagos hőelhasználása q Q 1, 2 (átlagos hatásoka η 0,8). A űtési idényben a tüzelőköltség megtakarítás: Cmegt vtq QpQ 750 1, eft A űtési idényen kívül a tüzelőhőköltség megtakarítás Cmegny vnyq QpQ , eft Megjegyzés: A távhőrendszerek hőveszteségére megbízható adatok nem állnak rendelkezésre, pl. v 5%- 15%-os veszteségadatokkal találkozhatunk. Ez a tartomány nem szűk, s q Q 1, 2 ajlagos űtőművi hőelhasználást eltételezve -18 %-os tüzelő hőelhasználás növekedést okoz! A szivattyúzási munka változása a villamosenergia-termelés ηke hatásokának megelelően növeli a tüzelőhőelhasználást tehát hozzávetőleg -szoros arányban. A hőszolgáltatóknál villamosenergia-költségben jelentkezik s költségváltozás tömegáram-változással hozzávetőlegesen a. hatványkitevőre változik ( P K m ). vill 5

6 11. A 100 MW csúcshőteljesítményű távhőrendszer hőigényét 2 db PTVM 50 típusú orróvízkazán látja el. A konvektív űtőelületek elpiszkolódása miatt a kazánból kilépő üstgázhőmérséklet néhány C al megnőtt, emiatt a hőtermelés hatásoka η 0, 88-ról η 4 % -al romlott. A 7. és 8. példa adataival határozzuk meg a hatásokromlás miatti tüzelőelhasználás többletét és annak pénzbeli értékét, ha p Q 250 Ft / GJ. A tüzelőelhasználás többlet a űtési idényben: ü Q ( ) ( ) GJ, η η η 0,88 0,84 a űtési idényen kívül: ü Q ny ( ) ( ) GJ, η η η 0,88 0,84 összesen: ü 5140 GJ. Ennek hőára: C ü ü p Q , 85 mft MW hőteljesítményt egy olaj és egy gáztüzelésű PTVM 50 típusú kazán szolgáltat. Határozzuk meg a tüzelőelhasználást, ha a hőt a kazánok ele-ele arányban termelik ill. ha az olajtüzelésű kazán 5 MW, a gáztüzelésű 45 MW hőt termel. Az olajtüzelésű kazán hatásoka: Q h 40 MW hőteljesítménynél η 040 0, 88, Q h 5 MW hőteljesítménynél: η 05 0, 888 A gáztüzelésnél a hatásokok: η g 40 0,919, η g 45 0, 911. A tüzelőanyagszükséglet ele-ele megosztásnál: Q ü + 40( + ) 88, 98 η η 0,88 0, g40 MW ill. a gazdaságos terhelésmegosztásnál: A két érték közti különbség: Q ü , 81 η η 0,888 0, g45 Q ü 0,17 MW MW 1. Mennyi tüzelőhőveszteség keletkezik a gondatlan terheléselosztás miatt, ha eltételezzük, hogy a 11. példában meghatározott Q ü 0,17 MW ha a teljesítmény különbség a űtési időszak teljes tartama alatt ennáll ( 182nap 15,7 10 ) A tüzelőhőveszteség a űtési idényben: ü Q ü 0,17 15, GJ, ill. p Q 250 Ft /GJ hőárral: C ü ü p Q Ft.