Основы эксергоэкономического метода оптимизации энергопреобразующих систем
Излагаются основы эксергоэкономического метода оптимизации. Приведен пример оптимизации солнечно-теплоаккумуляционной с теплонасосной установкой системы теплоснабжения. Викладаються основи ексергоекономічного методу оптимізації. Наведено приклад оптимізації сонячно-теплоакумуляційної з теплонасосною...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60492 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Основы эксергоэкономического метода оптимизации энергопреобразующих систем / Р.А. Амерханов, А.А. Долинский, Б.Х. Драганов // Промышленная теплотехника. — 2010. — Т. 32, № 1. — С. 90-101. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860001941091778560 |
|---|---|
| author | Амерханов, Р.А. Долинский, А.А. Драганов, Б.Х. |
| author_facet | Амерханов, Р.А. Долинский, А.А. Драганов, Б.Х. |
| citation_txt | Основы эксергоэкономического метода оптимизации энергопреобразующих систем / Р.А. Амерханов, А.А. Долинский, Б.Х. Драганов // Промышленная теплотехника. — 2010. — Т. 32, № 1. — С. 90-101. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| description | Излагаются основы эксергоэкономического метода оптимизации. Приведен пример оптимизации солнечно-теплоаккумуляционной с теплонасосной установкой системы теплоснабжения.
Викладаються основи ексергоекономічного методу оптимізації. Наведено приклад оптимізації сонячно-теплоакумуляційної з теплонасосною установкою системи теплопостачання.
Bases of exergy-economic method of optimization are expounded. The example of optimization of solar-heat-accumulate is resulted with the thermo pump setting of the solar system of heat supplied system are presented.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:36:38Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №190
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ
УДК 631.371:620.92(075):330.138
Амерханов Р.А.1, Долинский А.А.2, Драганов Б.Х. 3
1Кубанский государственный аграрный университет
2Институт технической теплофизики НАН Украины
3Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины
ОСНОВЫ ЭКСЕРГОЭКОНОМИЧЕСКОГО МЕТОДА
ОПТИМИЗАЦИИ ЭНЕРГОПРЕОБРАЗУЮЩИХ СИСТЕМ
Викладаються основи ексерго-
економічного методу оптимізації.
Наведено приклад оптимізації
сонячно-теплоакумуляційної з те-
плонасосною установкою системи
теплопостачання.
Излагаются основы эксергоэко-
номического метода оптимизации.
Приведен пример оптимизации
солнечно-теплоаккумуляционной с
теплона-сосной установкой систе-
мы теплоснабжения.
Bases of exergy-economic method
of optimization are expounded. The
example of optimization of solar-heat-
accumulate is resulted with the thermo
pump setting of the solar system of heat
supplied system are presented.
E – эксергия потока;
F – топливо;
K – капитальные затраты;
N – срок эксплуатации;
Р – продукт;
с – удельная стоимость эксергии;
С – стоимость;
f – эксергоэкономический фактор;
Z – затраты;
η – КПД.
Нижние индексы:
k – компонент;
F– топливо;
n – количество внешних источников;
z – дисконтированные затраты.
Верхние индексы:
cl – инвестиционные затраты;
fuel – топливо;
OM – эксплуатация и обслуживание.
При анализе и синтезе энергетических си-
стем, в отличие от ранее применявшихся мето-
дов термодинамического анализа, в настоящее
время предпочитают использовать эксергетиче-
ский метод, учитывающий не только количество,
но и качество потоков эксергии и в этом его не-
сомненное преимущество. Особенностью эксер-
гетического метода является универсальность,
связанная с тем, что использование эксергии по-
зволяет оценивать запасы и потоки энергии всех
видов, входящих в баланс любой энерготехноло-
гической системы, посредством единого крите-
рия эффективности.
В общем случае оптимизации при изменении
параметров, структуры и поэлементного состава
анализируемой системы необходим учет не толь-
ко энергетических, но и технико-экономических
характеристик системы. В этом случае целе-
сообразно применение термоэкономического
принципа [1-4], который широко использует
экономические характеристики, заложенные
в эксергетической оценке функционирования
систем.
Следует, что для решения оптимизаци-
онных задач необходимо объединить в одном
аппарате методы эксергетического анализа
энергопре-образующих систем с математиче-
скими методами теории графов. Такой подход
был назван [4] эксерготопологическим.
Под эксергетическим потоковым графом
системы произвольной структуры будем пони-
мать граф Е = (А, Г) = (A, U), множество А = {а1,
а2, …, ак, …, аК} вершин которого соответствует
отдельным элементам системы, множество дуг
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №1 91
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ
U = {ак, а1}, k ≠ 1, k = 1, 2, ..., К, l = 1, 2, …,
К – распределению эксергетических потоков в
системе, а Г представляет собой многозначное
отображение множества А в себя.
Эксергетических потоковый граф предста-
вим в матричной форме.
Матрицей инциденций эксергетического
потокового графа E(A, U), U = {u1, u2, ..., uj, ..., un}
является матрица размером m × n, элементы
которой отвечают условиям:
mlj = 1, если аl является конечной вершиной
дуги uj , т.е. j-й эксергетический поток входит в
l-й элемент системы;
mlj = – l, если аl является начальной верши-
ной дуги uj , т.е. j-й эксергетический поток выхо-
дит из l-го элемента системы;
mlj = 0, если аl не является ни начальной, ни
конечной вершиной дуги uj , т.е. j-й эксергетиче-
ский поток и l-й элемент не связаны.
Алгоритм АЕΣ – определения потерь
эксергии в системе. Алгоритм состоит из сле-
дующих основных шагов:
(I) Построить соответствующий данной
1
m
i
i
E EΣ
=
=∑ ∑
системе эксергетический потоковый граф
Е = (А, U), матрицу инциденций и рассчитать
эксергии потоков по дугам Ej , j = 1, 2,..., п.
(II) Для всех элементов i = l, 2,..., m опре-
делить входящие (Mij =1) выходящие (Mij = –1)
потоки, рассчитать: суммы Ei
вх и Ei
вих потоков
эксергии i-тых элементов.
(III) Рассчитать суммарные потери эксер-
гии:
. (1)
Алгоритм AZE – определение эксергоэ-
кономических затрат в системе. Поскольку
величина термоэкономических затрат ZE в си-
стеме так же, как и эксергетических потерь, яв-
ляется аддитивной, то алгоритм AZE во многом
схож с АЕΣ .
Основные шаги алгоритма AZE .
(I) Повторить шаг (I) алгоритма АЕΣ .
(II) Рассчитать годовые неэнергетические
(капитальные и связанные с ними) затраты в Ki , i = 1, 2, ..., m в каждом из элементов.
(III) Повторить шаг (П) алгоритма АЕΣ , но
вместо расчета степени термодинамического
Рис. 1. Схема гелиоустановки с тепловым насосом:
1 – гелиоколлектор; 2 – баки-аккумуляторы; 3 – насосы; 4 – расходомеры;
5 – термометры; 6 – дроссельный клапан; 7 – фильтр; 8 – испаритель;
9 – конденсатор; 10 – компрессор.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №192
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ
Рис. 2. Структурная схема СТНССА:
СК – солнечный коллектор; Т1–Т15 – теплообменники;
И – испаритель; К – конденсатор; СБА – сезонный бак-аккумулятор;
БПТ – бак промежуточных температур; БАФ – бак антифриза;
БГВС – бак горячего водоснабжения; ЭлК – электрокотел;
МОП – маслоохладитель и переохладитель ТНУ;
индексы: ГВС – горячего водоснабжения; СО – системы отопления;
обр – обратной воды; пп – питательного потока;
БПТ – блока промежуточных температур.
совершенства рассчитать термоэкономические
затраты в i-том элементе солнечной теплонасо-
сной системы теплоснабжения с сезонным акку-
мулированием (СТНССА)
, (2)n n
n
Z C EΣ =∑
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №1 93
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ
Рис. 3. Граф эксергоэкономических затрат СТНССА, представленной на рис. 2.
Нетрудно видеть, что структурированная
схема СТНССА легко трансформируется в граф
термоэкономических затрат, представленный
на рис. 3. Здесь Zi (і = І, П, ..., ХХШ) – термоэконо-
мические затраты в соответствующем элементе
СТНССА. Номера индексов і совпадают с номе-
рами теплообменников на схеме рис. 2 (напри-
мер, Zv – термоэкономические затраты в тепло-
обменнике Т5).
Кроме того, в графе на рис. 3 отражено сле-
дующее соответствие элементов СТНССА вер-
где Сn цена 1 кВт эксергетических потерь в эле-
ментах системы.
Приведенные обобщенные алгоритмы по-
зволяют определять как эксергетические, так и
экономические характеристики любой структу-
ры и любого функционального назначения.
В качестве примера решим оптимизацион-
ную задачу солнечной теплонасосной системы
теплоснабжения с сезонным аккумулированием
(СТНССА) (рис. 1) [3].
На рис. 2 представлена графотопологиче-
ская схема структуры СТНССА.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №194
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ
Табл. 1. Матрица инциденций графа, изображенного на рис. 3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 45 46 47 48 49 50 51
I 1 -1 -1 1
II 1 -1 -1 1
III 1 -1
IV
V
VI -1 1
VII -1
VIII 1 -1
IX
X
XI
XII
XIII 1 -1
XIV -1 1
XV 1 -1 1 -1
XVI -1 1
XVII
XVIII
XIX
XX
XXI
XXII 1 -1 -1 1
XXIII
шинам графа: СК – ZXVI , БПТ – ZVII , СБА – ZVIII ,
БАФ – ZXIX , И – ZXX , МОП – ZXXI , ЭлК – ZXXII ,
БГВС – ZXXIII.
Матрица инциденций графа термоэкономи-
ческих затрат в СТНССА показана в табл. 1.
В соответствии с алгоритмом AZΣ
opt необхо-
димо сформировать дерево решений (граф
возможных термоэкономических затрат в
СТНССА), общий вид которого показан на рис.
4.
Как следует из анализа графа термоэконо-
мических затрат, приведенного на рис. 4, в дан-
ном случае дерево решений будет содержать
четыре уровня (см. рис. 4).
Уровень I (рис. 4) содержит четыре вися-
чие вершины, отражающие возможные сум-
марные термоэкономические затраты в зоне
I, включающей в себя (см. рис. 2) солнечный
коллектор и три теплообменника – Т1, Т2, ТЗ.
Число вершин уровня IІ равно четырем в
соответствии с четырьмя типоразмерами сол-
нечного коллектора (АСК = 1000, 2000; 3000,
4000 м2). Соответственно возможные затраты
на уровне I
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №1 95
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ
Рис. 4. Дерево эксергоэкономических затрат в СТНССА.
Zk
I=Zk
I+Zk
II+Zk
III+Zk
IV ,
где k = 1, 2, 3, 4 – отражает четыре типоразмера
коллектора и необходимые для этого коллектора
теплообменники.
Нетрудно видеть, что Z1
I < Z2
I < Z3
I < Z4
I ,
поскольку с увеличением площади коллектора
возрастает не только стоимость самого коллекто-
ра, но и стоимость теплообменников ТІ, Т2, Т3.
Уровень III, отражающий возможные тер-
моэкономические затраты на тепловой насос и
вспомогательное теплообменное оборудование,
содержит четыре вершины, характеризующие
коэффициент использования теплового насоса.
Здесь основным отличием от предыдущих двух
уровней является неизменная стоимость самого
оборудования, но при этом существенно разнят-
ся затраты на электроэнергию в зависимости
от коэффициентов использования теплового
насоса n = 0,2; 0,4; 0,6; 1,0.
Уровень IV отражает возможные термоэ-
кономические затраты на электрокотел, тепло-
обменники Т14 и Т15, а также на бак горячего
водоснабжения (БГВС). Включение БГВС в
эту зону является условным, поскольку затра-
ты на его работу не зависят от времени работы
электрокотла.
Все приведенные выше процедуры могут
быть реализованы для СТНССА мощностью
0,5 МВт (табл. 2).
Применение алгоритма AZΣ
opt в соответ-
ствии с описанной выше методикой позволило
получить минимальное значение термоэконо-
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №196
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ
мических затрат для висячей вершины Zl-l-3-2. Поэ-
тому оптимальной с термоэконо-мической точ-
ки зрения СТНССА мощностью 0,5 МВт явля-
ется система, содержащая солнечный коллектор
Аск = 1000 м2 (VСБА = 3000 м3; n = 0,8).
Здесь минимальное значение термоэконо-
мических затрат:
ZΣ
opt = Zl-l-3-2 = 80048 руб/год (по данным
на 2003 г.).
В дереве решений на рис. 4 оптимальный
вариант показан «жирными» ветвями, связываю-
щими различные уровни дерева (зоны СТНССА).
Предлагаемый метод позволяет однозначно
определить оптимальный вариант из 16 исходных
вариантов, равноценных в функциональном и
энергетическом отношениях. Как показывает
предварительно выполненный анализ, для опре-
деления минимальных затрат методом прямо-
го перебора надо было бы рассчитать полных
64 варианта системы.
Для оценки степени эффективности энер-
гопреобразующих систем во второй полови-
не ХХ столетия были разработаны основы
эксергоэконо-мики, объединившей эксерге-
тический метод анализа и экономическую
теорию [5-10]. Задача эксергоэкономической
оптимизации заключается в получении макси-
мально возможной энергетической эффектив-
ности при минимальных затратах. Этот метод
позволяет минимизировать расходы и макси-
мизировать энергетические показатели энер-
гопреобразующей системы в их взаимозависи-
мости.
Стоимость любого теплового потока (вхо-
дящего или выходящего) определяется произве-
ηТНУ VСБА, м3
Термоэкономические затраты в солнечном коллекторе и электро-
котле, руб/год, в зависимости от площади АСК, м2
СК ЭлК СК ЭлК СК ЭлК СК ЭлК
1000 2000 3000 4000
1,0 15000 994,7 927,6 1380,8 1330,1 1606,7 1606,1 1766,9 1810,8
0,8 15000 929,1 925,9 1315,2 1331,4 1541,1 1605,0 1701,3 1809,2
0,4 15000 797,9 731,3 1184,0 1102,3 1409,9 1409,1 1570,1 1635,8
0,2 15000 732,3 660,5 1118,4 1058,1 1344,3 1362,8 1504,5 1602,9
1,0 11000 933,5 909,0 1319,5 1290,1 1545,4 1535,7 1705,7 1719,4
0,8 11000 867,9 824,9 1254,0 1292,7 1479,8 1535,4 1640,1 1719,5
0,4 11000 736,7 709,6 1122,8 1062,4 1348,6 1333,0 1508,9 1540,2
0,2 11000 671,1 641,3 1057,2 1017,7 1283,0 1293,4 1443,3 1503,6
1,0 7000 844,2 809,3 1230,3 1219,2 1456,1 1438,7 1616,4 1582,8
0,8 7000 778,6 765.0 1164,7 1219,0 1390,5 1438,9 1550,8 1582,3
0,4 7000 647,4 669,4 1033,5 1000,7 1259,3 1238,5 1419,6 1394,0
0,2 7000 581,8 615,0 967,9 955,6 1193,7 1187,7 1353,9 1351,2
1,0 3000 676,9 735,9 1062,9 1094,5 1288,8 1254,3 1449,1 1351,5
0,8 3000 611,3 733,3 997,4 1002,7 1223,2 1154,8 1383,41 1347,5
0,4 3000 480,1 602,5 866,2 897,0 1092,0 1348,4 1252,2 1136,1
0,2 3000 414,5 565,3 803,6 842,0 1026,4 989,0 1186,6 1100,3
Табл. 2. Результаты моделирования СТНССА мощностью 0,5 МВт
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №1 97
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ
дением цены, сk эксергии этого потока (удельной
стоимости эксергии) и величины эксергии Ek
потока
Сk = сk · Ek . (3)
Существенным экономическим показате-
лем анализируемой системы является стоимость
полученной продукции
СР = ΣсF ·F + ΣсZ ·Z + СR , (4)
где СР – стоимость продукта, т.е. полезного эф-
фекта; сF , сP – соответственно цена топлива F
и продукта Р, сформированные рынком;
сZ – дисконтированные капитальные затраты от Z;
СR – постоянная стоимость остатка как функция
совершенства проекта.
Следует подчеркнуть, что в задаче мини-
мизации стоимости энергетической системы
входят три группы переменных: термодинами-
ческого анализа (F, Р); проектирования и произ-
водства (Z); экономического анализа (сF , сP , сZ).
Каждая группа переменных имеет собственные
методы формирования величин, следовательно,
должна быть представлена соответствующими
моделями.
Из эксергоэкономического анализа следует:
• ED, k – абсолютная деструкция энергии
ED, k = EF, k – EP, k – EL, k; (5)
• εk – эксергетическая эффективность
; (6)
• yk – относительная деструкция эксергии
. (7)
Критерии эксергоэкономического анализа:
• цена эксергии топлива
; (8)
• цена эксергии продукта
; (9)
• стоимость, связанная с деструкцией экс-
ергии
; (10)
• стоимость, связанная с потерями эксер-
гии
. (11)
В общем случае эксергоэкономический
критерий оптимизации имеет вид [1, 6, 10]
, (12)
где Сn, En – стоимость и годовое потребление
эксергии из внешних источников; – годовые
капитальные и связанные с ним затраты в n-м
элементе системы; Ek – годовой расход эксер-
гии
для получения k-го продукта.
Следует, что комплексная система опти-
мизации имеет целью выбор таких значений
параметров системы (технологических, кон-
структивных и пр.), которые обеспечили бы
оптимальные или близкие к оптимальному
значения критерия эффективности
, (13)
,
где Rn – n-мерное действительное векторное
пространство.
Следует отметить, что сформированная
задача представляет собой многоэкстремаль-
ную большеразмерную задачу дискретного
нелинейного программирования, дополненная
соответствующими ограничениями.
Указанный метод особо эффективен при
оптимизации энергопотребляющих систем в
процессе эксплуатации.
, , ,
, ,
1P k D k L k
k
F k F k
E E E
E E
+
ε = =
,
,
,
D k
D k
F k
E
y
E
=
,
,
,
F k
F k
P k
C
c
E
=
,
,
,
P k
P k
P k
C
c
E
=
, , ,D k F k D kC c E=
, , ,L k F k L kC c E=
n n n
n
k
k
C E K
Z
EΣ
+
=
∑
∑
nK
{ }extr ( )opt jZ Z x=
n
jx R∈
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №198
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ
Стоимость эксплуатации энергопреобра-
зующей системы логически определяется как,
д.е./кВт [5, 6]
. (14)
Экономическая модель действительной
энергопреобразующей системы представляет
совместное решение системы уравнений [10]:
• капитальные (инвестиционные) затраты
системы, д.е./кВт
; (15)
для каждого элемента системы:
; (16)
• затраты на начальную энергию для функ-
ционирования системы, д.е./кВт
Zfuel = wcF ; (17)
• стоимость эксплуатации и обслуживания,
д.е./кВт
; (18)
• амортизационные отчисления, д.е./кВт
; (19)
• коэффициент дисконтирования
; (20)
• удельное энергопотребление,
кДж/(кВт·ч)
; (21)
• среднее время работы системы, час/год
, (22)
где cF – цена топлива (д.е./кДж); – инве-
стиционная стоимость (д.е./кВт); b – затра-
ты на ремонт и обслуживание, зависящие
от установленной мощности (д.е./кВт); d
– затраты на ремонт и обслуживание, за-
висящие от поколения используемой тех-
ники (д.е./кВт); i – банковский процент ин-
вестиционных затрат на создание системы
(%/год); r – инфляционный коэффициент
(%/год); n – срок службы объекта (год);
СР – время создания объекта (год); tА – годовые
налоги (%/год); ν – годовая страховка (%/год);
х – характеристика k-го элемента, а – цена еди-
ницы оборудования; n, y – показатели функций;
N – срок эксплуатации.
Эксергоэкономической оценкой служит
эксергоэкономический фактор
, (23)
где – стоимость капитальных и
затрат для k-го элемента; cF,k – цена эксергии
топлива; ЕD,k и ЕL,k – абсолютные значения
деструкции и потери эксергии для k-го элемен-
та системы.
Для иллюстрации на примере изложенного
метода оптимизации рассмотрим варианты те-
плоснабжения (рис. 5) [11]. Для всех вариантов
тепловая мощность системы теплоснабжения
промышленного потребителя равна Q = 3 МВт,
a температурa теплоносителя twp = 120 ºC.
Cl fuel OMZ Z Z Z≡ + +
1Сl
А
Z аа
t
=
(1 ) /Cl n y
k k kZ a x b N= +
1OM
А
Z b d
t
= +
(1 ) 1
1 100 2
n
n
q q i r CPa
q
− + = + −
1
1 1
100
i tq
−
− + + ν = +
3600w =
η
Годовое производство
A
полезного эффекта
Номинальная мощность
τ =
a
, , ,( )
k
k
k F k D k L k
Zf
Z c E E
=
+ +
Cl OM
k k kZ Z Z= +
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №1 99
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ
Принимаем следующие исходные данные:
– КПД отопительного котла (бойлера) на
жидком топливе η = 0,75;
– КПД компрессора теплового насоса
ηk = 0,85;
– температурный напор в конденсаторе и
испарителе теплового насоса Δt = 10 ºC.
Характеристика параметра х для k-того
элемента (уравнение 15) приведена в табл. 3.
Табл. 3
* Значение параметра х для компрессора, конденсатора и испарителя приведены для конкрет-
ного теплового насоса.
Экономическая модель системы (величина α в ур. 9) представлена в табл. 4.
Элемент Основная характеристика (величина х) Значение
Солнечный коллектор теплообменная поверхность 21206 м2
Компрессор* эффективная поверхность 587 кВт
Конденсатор* теплообменная поверхность 129,2 м2
Испаритель* теплообменная поверхность 102,9 м2
Водогрейный котел расход жидкого топлива 4050 кг/ч
Аккумулятор теплопроизводительность 3000 кВт
Рис. 5. Схемы традиционных, солнечной и гелиотеплонасосной
систем теплоснабжения.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №1100
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ
Элемент Средняя закупочная цена за
единицу оборудования
Солнечный коллектор 13 Евро/м2
Компрессор 292 Евро/кВт
Конденсатор 13 Евро/м2
Испаритель 74 Евро/м2
Водогрейный котел 190,3 Евро/кг·ч
Аккумулятор 8,47·10–6 Евро/кДж
Средняя закупочная цена на энергоноситель:
– жидкое топливо – 2,2·10–6 Евро/кДж;
– электроэнергия – 3,48·10–2 Евро/кВт·ч.
Для определения капитальных (инвестицион-
ных) затрат для каждого элемента необходимо
знать параметры n, b, y, N (табл. 5).
Табл. 5
Элемент n b y N (годы)
Солнечный коллектор 1 0,06 4 20
Компрессор 0,95 0,06 2 10
Конденсатор 0,6 0,06 2 15
Испаритель 0,53 0,06 16 15
Водогрейный котел 0,5 0,06 16 20
Табл. 4
Проведем анализ рассматриваемых вариан-
тов систем отопления на основании эксергоэко-
номического фактора f (табл. 6).
Видно, что система 1 имеет наименьшее
значение f. Системы 2 и 3 незначительно отли-
чаются друг от друга. Эффективность системы
Системы ZCl+ZOH
Евро/год
Zfuel
Евро/год f
Система 1 4035 734140 0,01
Система 2 5044 226286 0,022
Система 3 5044 288000 0,017
Система 4 42020 556353 0,07
Система 5 73911 149146 0,331
Табл. 6
4 примерно в 3,5 раза выше эффективности
систем 2 и 3. Максимальное значение коэффи-
циента эффективности – у варианта 5. Можно
сделать вывод, что при использовании тепло-
вых насосов (естественно, обосновано) можно
получить высокие показатели эксергоэконо-
мического фактора.
Выводы
Изложенный метод оптимизации и при-
мер приложения его к решению оптимизации
ряда энергопотребляющих систем позволяют
отметить преимущество концепции эксерго-
экономической оптимизации – определение
эффективности энергетических и экономиче-
ских показателей в их взаимозависимости.
ЛИТЕРАТУРА
1. Харари Ф. Теория графов. – М.: Мир,
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №1 101
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ
УДК 644.1
Гридин С.В., Колесниченко Н.В., Носовская О.А.
Донецкий национальный технический университет
ОПТИМИЗАЦИЯ АККУМУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ТИПОВОГО ЖИЛОГО ЗДАНИЯ
Акумуляційна система тепло-
постачання складається з електрич-
них котлів та бака-акумулятора
(БА). Для оптимізації системи виз-
начено значення температур подачі
води, об'ємів БА, характеристика
опалювальних приладів і товщина
ізоляційних плит з урахуванням
мінімального терміну окупності.
Аккумуляционная система те-
плоснабжения состоит из электри-
ческих котлов и бака-аккумулятора
(БА). Для оптимизации системы
определены интервалы значений
температур подачи воды, объемов
БА, характеристика отопительнх
приборов и толщина изоляционных
плит с учетом минимального срока
окупаемости.
Consider the system of
accumulation for heating. It consists
of electric boilers and tank battery. To
optimize the system defined by intervals
values of the temperature of water
supply, the volume of the tank battery,
the characteristic of heating appliances
and the thickness of insulation boards
subject to the minimum payback period.
1973. – 300 с.
2. Эксергетические расчеты технических
систем: Справ. пособие / В.М. Бродянский, Г.П.
Верхивкер, Я.Я. Карчев и др.; Под ред. А.А. До-
линского, В.М. Бродянского. – К.: Наук. думка,
1991. – 360 с.
3. Амерханов Р.А. Оптимизация сельскохо-
зяйственных энергетических установок с ис-
пользованием возобновляемых видов энергии.
– М.: Колос, 2003. – 532 с.
4. Wu C. and Niculshin V. Method of
thermoeconomical optimization of energy intensive
systems with linear structure on graphs // Interational
journal of Energy Research, 24, 615-623 (2000).
5. Bejan A., Tsatsaronics G., Moran M. Thermal
Design and Optimization. – New York; J. Wiley,
1996. – 530 p.
6. Тсатсаронис Дж. Взаимодействие термо-
динамики и экономики для минимизации стои-
мости энергопреобразующей системы ( научн.
ред. и перев. с англ. проф. Т.В. Морозюк). –
Одесса: Студия "Негоциант", 2002. – 152 с.
7. Лозано М.А., Валеро А. Теория эксерге-
тической стоимости // Энергия, Т. 18, 1993, №
9. – Пергамон Пресс. – С. 939-960.
8. Долинский А.А., Драганов Б.Х., Дубро-
вин В.А. Оптимизация технических систем
методом эксергоэкономики // Промышленная
теплотехника. – 2003. – № 4. – С. 28-31.
9. Драганов Б.Х. Термоэкономическая
оптимизация энергетических систем при экс-
плуатационном и экологическом решениях их
работы // Экотехнологии и ресурсосбереже-
ние. – 2006. – № 2. – С. 8-10.
10. Долинский А.А., Драганов Б.Х., Морозюк
Т.В. Альтернативное теплоснабжение на базе
тепловых насосов: критерии оценки // Промыш-
ленная теплотехника. – 2007. – Т. 29. – № 6. –
С. 67-71.
Получено 18.12.2009 г.
В – расход;
с – теплоемкость;
F – площадь поверхности;
k – коэффициент теплопередачи;
k∙F – характеристика отопительного прибора
после реконструкции;
(k∙F)' – характеристика отопительного
прибора при температурном графике 95/70;
n – продолжительность;
Q – тепловая мощность, количество тепла;
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-60492 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:36:38Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Амерханов, Р.А. Долинский, А.А. Драганов, Б.Х. 2014-04-15T18:35:46Z 2014-04-15T18:35:46Z 2010 Основы эксергоэкономического метода оптимизации энергопреобразующих систем / Р.А. Амерханов, А.А. Долинский, Б.Х. Драганов // Промышленная теплотехника. — 2010. — Т. 32, № 1. — С. 90-101. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60492 631.371:620.92(075):330.138 Излагаются основы эксергоэкономического метода оптимизации. Приведен пример оптимизации солнечно-теплоаккумуляционной с теплонасосной установкой системы теплоснабжения. Викладаються основи ексергоекономічного методу оптимізації. Наведено приклад оптимізації сонячно-теплоакумуляційної з теплонасосною установкою системи теплопостачання. Bases of exergy-economic method of optimization are expounded. The example of optimization of solar-heat-accumulate is resulted with the thermo pump setting of the solar system of heat supplied system are presented. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Экономическая эффективность энергетических проектов Основы эксергоэкономического метода оптимизации энергопреобразующих систем Bases of exergy-economic method of optimization energy-transforming systems Article published earlier |
| spellingShingle | Основы эксергоэкономического метода оптимизации энергопреобразующих систем Амерханов, Р.А. Долинский, А.А. Драганов, Б.Х. Экономическая эффективность энергетических проектов |
| title | Основы эксергоэкономического метода оптимизации энергопреобразующих систем |
| title_alt | Bases of exergy-economic method of optimization energy-transforming systems |
| title_full | Основы эксергоэкономического метода оптимизации энергопреобразующих систем |
| title_fullStr | Основы эксергоэкономического метода оптимизации энергопреобразующих систем |
| title_full_unstemmed | Основы эксергоэкономического метода оптимизации энергопреобразующих систем |
| title_short | Основы эксергоэкономического метода оптимизации энергопреобразующих систем |
| title_sort | основы эксергоэкономического метода оптимизации энергопреобразующих систем |
| topic | Экономическая эффективность энергетических проектов |
| topic_facet | Экономическая эффективность энергетических проектов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60492 |
| work_keys_str_mv | AT amerhanovra osnovyéksergoékonomičeskogometodaoptimizaciiénergopreobrazuûŝihsistem AT dolinskiiaa osnovyéksergoékonomičeskogometodaoptimizaciiénergopreobrazuûŝihsistem AT draganovbh osnovyéksergoékonomičeskogometodaoptimizaciiénergopreobrazuûŝihsistem AT amerhanovra basesofexergyeconomicmethodofoptimizationenergytransformingsystems AT dolinskiiaa basesofexergyeconomicmethodofoptimizationenergytransformingsystems AT draganovbh basesofexergyeconomicmethodofoptimizationenergytransformingsystems |