BÁO CÁO NCKH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO BÌNH NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG BƠM nhiệt

EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu miễn phí NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO BÌNH NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT A STUDY ON THE ABILITY OF POWER SAVING OF HEAT PUMP WATER HEATER Bùi Ngọc Dũng 06N2, Khoa: Lớp: Công nghệ Nhiệt điên lạnh PGS-TS.Hoàng Ngọc Đồng Khoa Công nghệ Nhiệt điên lạnh -Trường ĐHBK Đà Nẵng Tóm tắt: Bài báo nghiên cứu khả tiết kiệm lượng bình nước nóng sử dụng bơm nhiệt dựa vào việc tính toán ,so sánh hiệu sử dụng lượng phương án sản xuất nước nóng khác từ xác định hiệu c phương án rút phương án hiệu để làm sở lựa chọn ứng dụng rộng rãi phương án sản xuất nước nóng hiệu tiết kiệm dân dụng công nghiệp Abstract: The article investigates the ability of power saving of heat pump water based on calculating and comparing power efficiency between different plans of hot water production in order to specify the effectiveness of each plan as well as determine which plan is the most effective as a foundation for selection and widespread application of the effective hot water production plan and save in the civil and industrial fields Mở đầu Ngày chi phí lượng (NL) cho trình sản xuất đời sống ngày tăng cao người phải đối mặt với cạn kiệt nguồn lượng không tái sinh Với việc tận dụng lượng nhiệt sẵn có không khí truyền lượng nhi ệt cho nước bình ngưng nên bình nước nóng bơm nhiệt tiết kiệm 3/4 điện tiêu thụ Vì sử dụng bình nước nóng bơm nhiệt sản xuất nước nóng sinh hoạt giải pháp thiết thực góp phần vào việc sử dụng lượng tiết kiệm hiệu Bơm nhiệt đun nước nóng hoạt động dựa nguyên ly bơm nhiệt nên việc tính toán thiết bị dựa chu trình bơm nhiệt Cấu tạo bình nước nóng sử dụng bơm nhiệt Hình 1.Cấu tạo bình đun nước nóng sử dụng bơm nhiệt KỶ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊ N CỨU KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG – THÁNG NĂM 2011 Kết tính toán chu trình bơm nhiệt 3.1 Các thông số điểm nút chu trình bơm nhiệt 3.1.1 Sơ đồ, nguyên lý chu trình bơm nhiệt qk NT TL p T qk R134a Tk qk= qo+l Tk l MN P k , Tk 3' Pk 3' BH qo qo T0 Tk P , T0 Po 1' P o , To Pk, Tk 1' i S Hình 2.Nguyên lý làm việc bơm Hình 3.Đồ thị T-s p-i chu trình bơm nhiệt cấp nhiệt nén cấp 3.1.2 Các thông số tính toán Bảng Thông số điểm nút chu trình bơm nhiệt: Thể tích STT Nhiệt độ Áp suất Entanpi Entropi (0C) P(bar) i(kJ/kg) s(kJ/kg) Điểm Trạng thái riêng nút v(m3/kg) 10 4,15 404,5 1,7229 49,4 Hơi bão hoà khô 1’ 15 4,15 407,5 1,7300 51 Hơi nhiệt 76 18,9 440 1,7300 11 Hơi nhiệt 65 18,9 298,2 1,7009 10 Lỏng cao áp 3’ 60 18,9 287,9 - - Lỏng lạnh 10 4,15 287,9 - - Hơi bão hoà ẩm 3.1.3 Tính toán chu trình + Năng suất nhiệt riêng bình ngưng tụ: q k= i2-i3 =141,8 kJ/kg + Năng suất lạnh riêng dàn bay hơi: q =i1-i4=116,6 kJ/kg + Công nén riêng: l= i2– i1’ =32,5 kJ/kg +Công nén tính theo cân lượng : l =q k – q0 = 25,2 kJ/kg + Hệ số nhiệt bơm nhiệt :   qk 141,8  l 32,5  ,363 Như để có nhiêt lượng Qk(kW) để đun nước nóng bơm nhiệt đun nước nóng tiêu thụ công suất điện 4,363 lần so với phương án đun nước nóng dùng điện KỶ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG – THÁNG NĂM 2011 Đánh giá hiệu ứng dụng bơm nhiệt để sản xuất nước nóng 4.1.1 Cơ sở đánh giá Dựa vào việc tính toán thông số điểm nút chu trình bơm nhiệt,tổng lượng nước nóng tiêu thụ cho hộ gia đình có người ngày V = 200 lít/ngày qua tính tổng lượng nhiệt yêu cầu để sản xuất đủ lượng nước nóng dùng năm (tính riêng cho mùa đông mùa hè) cho hộ gia đình:H = 4380 kWh.Từ làm sở cho khảo sát tính toán hiệu phương án đun nước nóng phổ biến điều kiền làm việc: :Phương án sử dụng điện,phương án sử dụng Năng lượng mặt trời(NLMT) kết hợp điện phương án sử d ụng bình nước nóng sử dụng bơm nhiệt, chọn phương án điện làm chuẩn từ so sánh hiệu phương án 4.1.2 Về chi phí đầu tư ban đầu: 18 17 16.5 16 14 12 Chi phí đầu tư ban đầu[triệu đồng] 10 6 2.83 2.75 So sánh chi phí đầu tư với PA điện [%] Sử dụng điện Sử dụng NLMT + điện Sử dụng bơm nhiệt Hình Biểu đồ chi phí đầu tư ban đầu so sánh chi phí đầu từ phương án Chọn phương án điện làm chuẩn.Nhìn vào biểu đồ chi phí đầu tư biểu đồ so sánh phương án sản xuất nước n óng ta nhận thấy:Phương án sử dụng b ơm nhiệt có chi phí đầu tư cao nhất,mặc dù phương án sử dụng NLMT kết hợp điện có chi phí đầu tư thấp vào mùa đông hệ thống làm việc không liên tục,hơn 60% thời gian củamùa đông thời tiết không thuận lợi nên phương án khôngkhả thi phương án s dụng bình nước nóng bơm nhiệt KỶ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊ N CỨU KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG – THÁNG NĂM 2011 4.1.3 Về chi phí vận hành Khi so sánh với phương án điện thấy rằng:Chi phí vận hành phương án sử dụng bình nước nóng sử 100 100 90 80 Chi phí vận hành [triệu đồng/năm] 70 60 50 40 30 dụng bơm nhiệt thấp 22,5% phương án điện.Phương án sử dụng 47.6 22.5 20 10 bình nước nóng sử dụng bơm nhiệt có chi phí đầu tư 4.6 2.2 Sử dụng điện ban đầu cao lại So sánh chi phí vận hành với PA điện[%] Sử dụng Sử dụng bơm NLMT + điện nhiệt Hình Biểu đồ chi phí vận hành so sánh chi phí vận hành phương án tiết kiệm chi phí vận hành xét hiệu sử dụng điện phương án kinh tế n hất.Mặt khác phương án đun nước nóng điện gây nguy hiểm cho người dùng 4.1.4 Về giá thành sản xuất nhiệt Nhìn vào biểu đồ so sánh giá thành sản xuất 1800 nhiệt phương án đun 1600 1632 1400 nước nóng bơm 1200 nhiệt kinh tế mặc 1000 dù phương án có với thời gian 200 phương điện) án 100 58.1 38.5 hoàn vốn ngắn 4,7 năm với 628 600 400 (so 948 800 mức chi phí ban đầu cao Giá thành sản xuất nhiệt [VNĐ/kWh] So sánh giá thành sản xuất nhiệt [%] Sử dụng điện Sử dụng NLMT + điện Sử dụng bơm nhiệt Hình Biểu đồ giá thành sản xuất nhiệt so sánh giá thành sản xuất nhiệt phương án 4.2 Kết so sánh đánh giá phương án sản xuất nước nóng Từ kết đánh giá so hiệu phương án đun nước nóng ta rút bảng kết đánh giá phương án sản xuất nước nóng sau: Bảng Kết so sánh đánh giá phương án sản xuất nước nóng Chi phí đầu tư Phi phí vận Các phương án Sử dụng điện ban hành đầu,[VNĐ] [VNĐ/năm] 6.000.000 4.680.000 Tuổi thọ Chi phí sản xuất [năm] nhiệt [VNĐ/kWh nhiệt] 06 1632 KỶ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG – THÁNG NĂM 2011 Sử dụng NLMT kết hợp 16.500.000 2.226.739 15 948 17.000.000 1.052.090 15 626 điện Sử dụng bình nước nóng sử dụng bơm nhiệt Bảng Sự thay đổi mặt đánh giá so với phương án sử dụng điện để đun nước nóng Các loại chi phí Các phương án đung nước nóng Chi phí lắp đặt Sự thay đổi +Phương án dùng điện Chuẩn +Phương án dùng NLMT + điện Tăng 2,75 lần +Phương án dùng bình nước nóng bơm Tăng 2,83 lần nhiệt Chi phí vận hành +Phương án dùng điện Chuẩn +Phương án dùng NLMT + điện Giảm 52,4% +Phươn án dùng bình nước nóng bơm Giảm 77,5% nhiệt Giá thánh sản xuất nhiệt +Phương án dùng điện Chuẩn +Phương án dùng NLMT + điện Giảm 41,9% +Phươn án dùng bình nước nóng bơm Giảm 61,5% nhiệt Bảng Bảng so sánh hiệu kinh tế phương án đun nước nóng bơm nhiệt với phương án đun nước nóng khác STT HẠNG MỤC DÙNG ĐIỆN DÙNG NLMT + ĐIỆN DÙNG BƠM NHIỆT 4 200 lít 200 lít 200 lít 185.000VNĐ 87.000VNĐ Số người sử dụng Tổng lượng nước nóng dùng/ngày Chi phí sử dụng/tháng 390.000VNĐ Chi phí sử dụng/năm 4.680.000VNĐ Số tiền tiết kiệm/năm Chi phí đầu tư ban đầu Số năm hoàn vốn 2.226.739VNĐ 2.453.261 VNĐ 6.000.000 VNĐ 16.500.000VNĐ 6,8 năm 1.052.090VNĐ 3.627.910 VNĐ 17.000.000VNĐ 4,7 năm KỶ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊ N CỨU KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG – THÁNG NĂM 2011 10 Chi phí điện 15 năm 70.200.000VNĐ 33.401.085VNĐ 15 15 12 Chi phí đầu tư 10 năm 6.000.000 VNĐ Không Không 13 Tổng chi phí 15 năm 82.200.000VNĐ 11 Tuổi thọ máy 14 Số tiền tiết kiệm 15 năm 49.901.085 VNĐ 32.298.915 VNĐ 15.781.350VNĐ 32.781.350VNĐ 49.418.650 VNĐ Như vậy: Chỉ cần đầu tư máy sản xuất nước nóng kiểu bơm nhiệt(bình đun nước nóng sử dụng bơm nhiệt) 200 lít cho hộ người sử dụng.Sau năm tháng sử dụng hoàn toàn thu hồi vốn; 10 năm tháng sau sử dụng bình thường mà tốn chi phí đầu tư lại từ đầu Tiết kiệm cho bạn khoản chi phí sau thời gian sử dụng miễn phí là: (390.000 -87.000) x 125 tháng = 37.873.000 (VNĐ) Và sau 15 năm tổng số tiền tiết kiệm 49.418.650 VNĐ,nếu sử dụng quy mô lớn khách sạn khu chung cư số tiền tiết kiệm đun nước nóng bơm nhiệt sẻ lớn nhiều Kết luận: Bơm nhiệt đun nước nóng thiết bị có nhiều ưu điểm nổ bật,ngoài ưu điểm hiệu sử dụng lượng có nhiều ưu điểm khác như: giá thành vận hành thấp ,đặc biệt thiết bị không gây ô nhiễm môi trường sử dụng Mặt khác thời gian hoàn vốn so với phương án đun nước nóng dùng điện 4,7 năm Và sau 15 năm tổng số tiền tiết kiêmh 49.418.650 VNĐ,nếu sử dụng quy mô lớn khách sạn khu chung cư số tiền tiết kiệm đun nước nóng bơm nhiệt sẻ lớn nhiều.Vì bơm nhiệt đun nước nóng phương án sản xuất nước nóng sinh hoạt tiết kiệm hiệu khu vực miền bắc nước ta để thay phương án đun nước nóng điện trở sử dụng rộng rãi nay,góp phần vào việc sử dụng lượng tiết kiệm hiệu đảm bảo an ninh lượng quốc gia giai đoạn hội nhập kinh tế quốc tế Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ, Đinh Văn Thuận,Kỹ Thuật Lạnh ứng Dụng, Nhà Xuất Bản Giáo Dục [2] PGS.TS.Võ Chí Chính-PGS.TS.Đinh Văn Thuận,Hệ thống máy thiết bị lạnh,NXB khoa học kỹ thuật [3] PGS.TS.Hoàng Dương Hùng,Năng lượng mặt trời lý thuyết ứng dụng,NXB khoa học kỹ thuật [4] Graham Morrison,Heat pump watter heaters, The University of New South Wales Sydney Australia ... án sử dụng bình nước nóng sử 100 100 90 80 Chi phí vận hành [triệu đồng/năm] 70 60 50 40 30 dụng bơm nhiệt thấp 22,5% phương án điện.Phương án sử dụng 47.6 22.5 20 10 bình nước nóng sử dụng bơm. .. số tiền tiết kiêmh 49.418.650 VNĐ,nếu sử dụng quy mô lớn khách sạn khu chung cư số tiền tiết kiệm đun nước nóng bơm nhiệt sẻ lớn nhiều.Vì bơm nhiệt đun nước nóng phương án sản xuất nước nóng sinh... Sử dụng NLMT kết hợp 16.500.000 2.226.739 15 948 17.000.000 1.052.090 15 626 điện Sử dụng bình nước nóng sử dụng bơm nhiệt Bảng Sự thay đổi mặt đánh giá so với phương án sử dụng điện để đun nước