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 1,025 90.700 Ft/év. A tüzelőanyag költség (ÁFA-val): K B 90.700 1,12 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 195-198 nap ). A ajlagos hőigénymutató q 0, 5 Q 5 m Q q 100 15,7 10 785GJ / év. Az iskolában a tanítási napokon 10.000 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 10.000 kg/nap 4,2 kj/kg K (45 C - 10 C) 1.470 MJ/nap. A havi vízogyasztás hőszükséglete havi 20 tanítási nap eltételezésével: Q havi Q napi 20 nap/hó 29.400 MJ/hó. Az éves vízogyasztás hőszükséglete 10 havi tanítási év eltételezésével: Q év Q havi 10 hó/év 294.000 MJ/hó. 1
A vízmelegítés napi villamosenergia szükséglete: E vnapi 1.470 MJ/nap /, / 0,98 417 kwh/nap. A vízmelegítés havi villamosenergia szükséglete: E vhavi 29.400 MJ/hó /, / 0,98 8. kwh/hó. A vízmelegítés éves villamosenergia szükséglete: E vév 294.000 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 1.470 MJ/nap / 0,8 1.771 MJ/nap. A vízmelegítés havi öldgáz szükséglete: E ghavi 29.400 MJ/hó / 0,8 5.422 MJ/hó. A vízmelegítés éves öldgáz szükséglete: E gév 294.000 MJ/év / 0,8 54.217 MJ/év. A villanyszámláról leolvasott energiadíj: k gáz 1,025 Ft/MJ. A vízmelegítés napi öldgáz költsége: K gnapi 1.771 MJ/nap * 1,025Ft/MJ 1.815,- Ft/nap. A vízmelegítés havi öldgáz költsége: K ghavi 5.422 MJ/hó * 1,025Ft/MJ.07,- Ft/hó. A vízmelegítés éves öldgáz költsége: K gév 54.217 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 195-198 nap ). A ajlagos hőigénymutató q 05, Q 5 m Q q 100 15,7 10 785 GJ / év külső hőmérséklet gyakoriság nap/év űtési idény időtartama nap/év z Q névleges űtési hőigény W,kW,MW n 2
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, 52 5. 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, 18 250 150 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
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 15,7 10 7850 GJ/év A munkanapok száma a űtési időszakban: 5 5 m 182 10 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: 182 10 52 4,5 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 ) 1 4 075,, azaz 25 % űtési teljesítmény csökkentést eredményez. 20 4 Éves szinten az éjszakai űtéscsökkentéssel: Q écs 0,19 Q m ecs q 0,19 1 2,8 10 2 GJ/év, hétvégi űtéscsökkentéssel Qsz 0,25 Q m sz q 0,25 1 4,5 10 5 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 829 250 207250 Ft/év A megengedhető beruházási költség Cmeg 207250 B1 10250 Ft. α 0,2 4
8. Egy Q m 100 MW csúcsteljesítményű távhőrendszerben a űtési idényben Q 750000 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 7500 750 GJ. 0 t t cs 9. A 7. példában ismertetett űtési rendszerben a nyáron (űtési idényen kívüli ) szolgáltatott hő Q ny 200000 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 1000 4000 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 1,2 250 1125 eft A űtési idényen kívül a tüzelőhőköltség megtakarítás Cmegny vnyq QpQ 4000 1,2 250 1200 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
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 ( ) 750000( ) 40584 GJ, η η η 0,88 0,84 a űtési idényen kívül: ü Q ny ( ) 200000( ) 10822 GJ, η η η 0,88 0,84 összesen: ü 5140 GJ. Ennek hőára: C ü ü p Q 5140 250 12, 85 mft. 12. 80 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 40 40 ü + 40( + ) 88, 98 η η 0,88 0,919 040 g40 MW ill. a gazdaságos terhelésmegosztásnál: A két érték közti különbség: Q 5 45 5 45 ü + + 88, 81 η η 0,888 0,911 05 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 15,7 10 20 GJ, ill. p Q 250 Ft /GJ hőárral: C ü ü p Q 20 250 4572 Ft.