Оценка технико-экономической эффективности внедрения энергосберегающего отопительного оборудования
Автор: Кургульский М.Е., Тургенев И.А.
Журнал: Форум молодых ученых @forum-nauka
Статья в выпуске: 8 (12), 2017 года.
Бесплатный доступ
В рамках статьи проводится исследование потребления электрической энергии стационарным электрическим котлом и новым энергосберегающим отопительным прибором. На протяжении двух зимних периодов велся журнал регистрации потребляемой электрической энергии и среднесуточной уличной температуры. На основании полученных результатов определена экономическая эффективность внедрения энергосберегающего котла
Технико-экономическая эффективность, энергосберегающие оборудование, электрический котел
Короткий адрес: https://sciup.org/140279427
IDR: 140279427
Текст научной статьи Оценка технико-экономической эффективности внедрения энергосберегающего отопительного оборудования
В последние годы, наблюдая за тенденцией изменения тарифов на коммунальные услуги и электричество, вопрос внедрения энергосберегающих технологий становится все более актуальным. В рамках статьи определим технико-экономическую эффективность замены стационарного электрического котла ЭВАН ЭПО-30 на электрический энергосберегающий котел ZotaSmart-30 [1,2].
Технико-экономическую эффективность внедренного технологического решения определим методом сравнительного анализа. Для достижения поставленной цели велся журнал учета температуры воздуха на улице и потребляемой электрической энергии на отопление в течении трех месяцев зимой 2016 года (декабрь 2015, январь и февраль 2016) при эксплуатации электрического котла ЭВАН ЭПО-30, и трех месяцев зимой 2017 года (декабрь 2016, январь и февраль 2017) при эксплуатации нового внедренного энергосберегающего электрического котла ZotaSmart-30.
В таблице 1 приведен журнал потребления электрической энергии на отопление за зимний период 2016 г. Начальное показание специально установленного для измерения счетчика составляло 0,9 кВт. Среднесуточные значения уличной температуры брались из проводимого мониторинга погодных и климатических условий в г. Перми справочно-информационным порталом «Погода и климат».
Журнал потребления электрической энергии за зимний период 2016 г.
|
Декабрь 2015 |
Январь 2016 |
Февраль 2016 |
||||||
|
Чис ло |
Показания счетчика, кВт |
Среднесуточная уличная температура, 0С |
Чис ло |
Показания счетчика, кВт |
Среднесуточная уличная температура, 0С |
Чис ло |
Показания счетчика, кВт |
Среднесуточная уличная температура, 0С |
|
01 |
180 |
-5,8 |
01 |
- |
-28,1 |
01 |
12528,00 |
-3,3 |
|
02 |
351 |
-2,5 |
02 |
- |
-22,4 |
02 |
12701,00 |
0,3 |
|
03 |
521 |
-2,3 |
03 |
- |
-18,6 |
03 |
12863,00 |
-0,4 |
|
04 |
696 |
-3 |
04 |
- |
-19,7 |
04 |
13027,00 |
-1,8 |
|
05 |
867 |
-2,9 |
05 |
- |
-19,7 |
05 |
13189,00 |
-0,8 |
|
06 |
1040 |
-3,5 |
06 |
- |
-18,8 |
06 |
13358,00 |
-4,3 |
|
07 |
1210 |
0 |
07 |
- |
-25,4 |
07 |
13525,00 |
-4 |
|
08 |
1379 |
-0,6 |
08 |
7572,00 |
-19 |
08 |
13697,00 |
-7,5 |
|
09 |
1557 |
-2,8 |
09 |
7770,00 |
-7,2 |
09 |
13868,00 |
-8 |
|
10 |
1738 |
-4 |
10 |
7946,00 |
-3,2 |
10 |
14030,00 |
-4,9 |
|
11 |
1908 |
0,3 |
11 |
8120,00 |
-3,8 |
11 |
14188,00 |
-2,6 |
|
12 |
2079 |
-0,8 |
12 |
8348,00 |
-11 |
12 |
14349,00 |
-4,4 |
|
13 |
2252 |
-2,2 |
13 |
8589,00 |
-20,5 |
13 |
14518,00 |
-7 |
|
14 |
2427 |
-2,7 |
14 |
8810,00 |
-8,3 |
14 |
14690,00 |
-8,6 |
|
15 |
2605 |
-5,1 |
15 |
9029,00 |
-5,3 |
15 |
14852,00 |
-6,5 |
|
16 |
2782 |
-8,1 |
16 |
9232,00 |
-10,2 |
16 |
15017,00 |
-7,8 |
|
17 |
2966 |
-11,5 |
17 |
9456,00 |
-17,9 |
17 |
15178,00 |
-3,6 |
|
18 |
3156 |
-14,7 |
18 |
9663,00 |
-12,2 |
18 |
15336,00 |
-2,3 |
|
19 |
3362 |
-17,5 |
19 |
9861,00 |
-5,2 |
19 |
15498,00 |
-5,9 |
|
20 |
3567 |
-17,1 |
20 |
10055,00 |
-3 |
20 |
15655,00 |
-3,2 |
|
21 |
3754 |
-12,5 |
21 |
10247,00 |
-5,5 |
21 |
15819,00 |
-6,8 |
|
22 |
3925 |
-5 |
22 |
10445,00 |
-10,5 |
22 |
15981,00 |
-4,8 |
|
23 |
4090 |
1 |
23 |
10646,00 |
-12,7 |
23 |
16140,00 |
-4 |
|
24 |
4258 |
0,5 |
24 |
10843,00 |
-9,6 |
24 |
16291,00 |
0,6 |
|
25 |
4431 |
-5,5 |
25 |
11043,00 |
-12,6 |
25 |
16438,00 |
1 |
|
26 |
4621 |
-12,6 |
26 |
11250,00 |
-16,4 |
26 |
16582,00 |
1,3 |
|
27 |
4809 |
-10 |
27 |
11469,00 |
-19,2 |
27 |
16732,00 |
-0,1 |
|
28 |
4998 |
-10,2 |
28 |
11705,00 |
-24,1 |
28 |
16881,00 |
-0,8 |
|
29 |
5192 |
-13,2 |
29 |
11939,00 |
-19,4 |
29 |
17033,00 |
-3,1 |
|
30 |
5408 |
-18,6 |
30 |
12143,00 |
-10,4 |
- |
- |
- |
|
31 |
5629 |
-24 |
31 |
12341,00 |
-5,1 |
- |
- |
- |
Анализируя данные таблицы 1 можно сделать вывод, что за декабрь
2015 года для функционирования системы отопления было потрачено 5628 кВт, за январь 2016 г. 6712 кВт, а за февраль 2016 г. 4692 г. На основании данных таблицы 1 были построены графики динамики среднесуточных уличных температур за рассматриваемые месяцы, представленные на рисунке 1.
—•—Декабрь 2016 —•— Январь —•— Февраль
Рисунок 1 - Динамика среднесуточной температуры уличного воздуха за декабрь 2015 г., январь 2016 г. и февраль 2016 г.
Анализируя данные рисунка 1 можно сделать вывод, что самым холодным месяцем оказался январь, а самым теплым февраль. Среднемесячная температура в декабре составила -7 0С, в январе -13,7 0С, в феврале -3,56 0С.
На основании данных таблицы 1 было рассчитано ежедневное потребление электрической энергии системой отопления в течении рассматриваемых месяцев. Результаты расчетов приведены в таблице 2.
Результаты расчетов ежедневного потребления электрической энергии зимой
2016 г.
|
Декабрь 2015 |
Январь 2016 |
Фев |
раль 2016 |
||
|
Дата |
Ежедневное потребление электрической энергии, кВт |
Дата |
Ежедневное потребление электрической энергии, кВт |
Дата |
Ежедневное потребление электрической энергии, кВт |
|
01.12.2015 |
179 |
01.01.2016 |
1711 |
01.02.2016 |
187 |
|
02.12.2015 |
171 |
02.01.2016 |
02.02.2016 |
173 |
|
|
03.12.2015 |
170 |
03.01.2016 |
03.02.2016 |
162 |
|
|
04.12.2015 |
175 |
04.01.2016 |
04.02.2016 |
164 |
|
|
05.12.2015 |
171 |
05.01.2016 |
05.02.2016 |
162 |
|
|
06.12.2015 |
173 |
06.01.2016 |
06.02.2016 |
169 |
|
|
07.12.2015 |
170 |
07.01.2016 |
07.02.2016 |
167 |
|
|
08.12.2015 |
169 |
08.01.2016 |
232 |
08.02.2016 |
172 |
|
09.12.2015 |
178 |
09.01.2016 |
198 |
09.02.2016 |
171 |
|
10.12.2015 |
181 |
10.01.2016 |
176 |
10.02.2016 |
162 |
|
11.12.2015 |
170 |
11.01.2016 |
174 |
11.02.2016 |
158 |
|
12.12.2015 |
171 |
12.01.2016 |
228 |
12.02.2016 |
161 |
|
13.12.2015 |
173 |
13.01.2016 |
241 |
13.02.2016 |
169 |
|
14.12.2015 |
175 |
14.01.2016 |
221 |
14.02.2016 |
172 |
|
15.12.2015 |
178 |
15.01.2016 |
219 |
15.02.2016 |
162 |
|
16.12.2015 |
177 |
16.01.2016 |
203 |
16.02.2016 |
165 |
|
17.12.2015 |
184 |
17.01.2016 |
224 |
17.02.2016 |
161 |
|
18.12.2015 |
190 |
18.01.2016 |
207 |
18.02.2016 |
158 |
|
19.12.2015 |
206 |
19.01.2016 |
198 |
19.02.2016 |
162 |
|
20.12.2015 |
205 |
20.01.2016 |
194 |
20.02.2016 |
157 |
|
21.12.2015 |
187 |
21.01.2016 |
192 |
21.02.2016 |
164 |
|
22.12.2015 |
171 |
22.01.2016 |
198 |
22.02.2016 |
162 |
|
23.12.2015 |
165 |
23.01.2016 |
201 |
23.02.2016 |
159 |
|
24.12.2015 |
168 |
24.01.2016 |
197 |
24.02.2016 |
151 |
|
25.12.2015 |
173 |
25.01.2016 |
200 |
25.02.2016 |
147 |
|
26.12.2015 |
190 |
26.01.2016 |
207 |
26.02.2016 |
144 |
|
27.12.2015 |
188 |
27.01.2016 |
219 |
27.02.2016 |
150 |
|
28.12.2015 |
189 |
28.01.2016 |
236 |
28.02.2016 |
149 |
|
29.12.2015 |
194 |
29.01.2016 |
234 |
29.02.2016 |
152 |
|
30.12.2015 |
216 |
30.01.2016 |
204 |
- |
- |
|
31.12.2015 |
221 |
31.01.2016 |
198 |
- |
- |
Анализируя данные таблицы 2 можно сделать вывод, что среднесуточное потребление электроэнергии в декабре 2015 г. составило 181,5 кВт, в январе 2016 г. 216,5 кВт, а в феврале 2016 г. 161,8 кВт. На основании данных таблицы 2 построена динамика суточного потребления электрической энергии на отопление. Полученные графики приведены на рисунке 2.
Рисунок 2 - Динамика суточного потребления электрической энергии
На основании данных рисунках 2 можно сделать вывод, что наибольшее потребление электрической энергии происходило в январе, а наименьшее в феврале.
В таблице 3 приведен журнал потребления электрической энергии зимой 2017 г. (декабрь 2016 г., январь 2017 г., февраль 2017 г.). Начальные показания счетчика на момент начала исследования составляли 24358 кВт.
Журнал потребления электрической энергии на отопление за зимний период
2017 г.
|
Декабрь 2016 |
Январь 2017 |
Февраль 2017 |
||||||
|
Числ о |
Показания счетчика, кВт |
Среднесуточная уличная температура, 0С |
Чис ло |
Показания счетчика, кВт |
Среднесуточная уличная температура, 0С |
Чис ло |
Показания счетчика, кВт |
Среднесуточная уличная температура, 0С |
|
01 |
24624,00 |
-12,9 |
01 |
- |
-0,8 |
01 |
32918,00 |
-14 |
|
02 |
24758,00 |
-16,3 |
02 |
-0,8 |
02 |
33047,00 |
-15,3 |
|
|
03 |
24890,00 |
-15,3 |
03 |
-4,4 |
03 |
33175,00 |
-14,8 |
|
|
04 |
25026,00 |
-12,4 |
04 |
-14,4 |
04 |
33306,00 |
-17,2 |
|
|
05 |
25159,00 |
-15,9 |
05 |
-20,5 |
05 |
33433,00 |
-14 |
|
|
06 |
25291,00 |
-13 |
06 |
-15,1 |
06 |
33561,00 |
-16 |
|
|
07 |
25439,00 |
-12,2 |
07 |
-22,1 |
07 |
33711,00 |
-22,3 |
|
|
08 |
25582,00 |
-24 |
08 |
29642,00 |
-28 |
08 |
33863,00 |
-24,4 |
|
09 |
25710,00 |
-22,4 |
09 |
29797,00 |
-31,9 |
09 |
34014,00 |
-23,6 |
|
10 |
25839,00 |
-11,2 |
10 |
29950,00 |
-27,6 |
10 |
34163,00 |
-21,2 |
|
11 |
25980,00 |
-13,1 |
11 |
30089,00 |
-14,8 |
11 |
34315,00 |
-23,6 |
|
12 |
26113,00 |
-17 |
12 |
30216,00 |
-8,6 |
12 |
34443,00 |
-14,5 |
|
13 |
26247,00 |
-14,6 |
13 |
30341,00 |
-8,6 |
13 |
34566,00 |
-11,2 |
|
14 |
26394,00 |
-17,2 |
14 |
30471,00 |
-11,7 |
14 |
34684,00 |
-7,7 |
|
15 |
26542,00 |
-19,4 |
15 |
30600,00 |
-10,5 |
15 |
34806,00 |
-11,2 |
|
16 |
26688,00 |
-21 |
16 |
30734,00 |
-15,7 |
16 |
34929,00 |
-12,6 |
|
17 |
26830,00 |
-19,5 |
17 |
30870,00 |
-14,9 |
17 |
35053,00 |
-14,4 |
|
18 |
26977,00 |
-24 |
18 |
31007,00 |
-16,1 |
18 |
35174,00 |
-11,1 |
|
19 |
27129,00 |
-21,9 |
19 |
31142,00 |
-15,8 |
19 |
35292,00 |
-8,6 |
|
20 |
27278,00 |
-32,2 |
20 |
31271,00 |
-9,6 |
20 |
35409,00 |
-6,8 |
|
21 |
27428,00 |
-25,8 |
21 |
31397,00 |
-7,5 |
21 |
35512,00 |
0,5 |
|
22 |
27569,00 |
-27,1 |
22 |
31527,00 |
-11,1 |
22 |
35615,00 |
0,5 |
|
23 |
27701,00 |
-20,5 |
23 |
31655,00 |
-9,2 |
23 |
35726,00 |
-0,6 |
|
24 |
27825,00 |
-12,3 |
24 |
31789,00 |
-12,2 |
24 |
35841,00 |
-1,3 |
|
25 |
27948,00 |
-6,8 |
25 |
31934,00 |
-23,4 |
25 |
35952,00 |
-0,1 |
|
26 |
28073,00 |
-6,9 |
26 |
32086,00 |
-27,2 |
26 |
36064,00 |
-0,9 |
|
27 |
28191,00 |
-8,2 |
27 |
32225,00 |
-18,9 |
27 |
36182,00 |
-6,7 |
|
28 |
28306,00 |
-5,2 |
28 |
32375,00 |
-20,1 |
28 |
36299,00 |
-6,1 |
|
29 |
28426,00 |
-3,4 |
29 |
32517,00 |
-18,6 |
- |
- |
- |
|
30 |
28549,00 |
-5,8 |
30 |
32654,00 |
-13 |
- |
- |
- |
|
31 |
24624,00 |
-4,5 |
31 |
32790,00 |
-15,4 |
- |
- |
- |
Анализируя данные таблицы 3 можно сделать вывод, что за декабрь
2016 года для функционирования системы отопления было потрачено 4191 кВт, за январь 2017 г. 4328 кВт, а за февраль 2017 г. 3509 г. На основании данных таблицы 3. были построены графики динамики среднесуточных уличных температур за рассматриваемые месяцы, представленные на рисунке 3.
—•— Декабрь —•— Январь —•— Февраль
Рисунок 3 - Динамика среднесуточной температуры уличного воздуха за декабрь 2016 г., январь 2017 г. и февраль 2017 г.
Анализируя данные рисунка 3 можно сделать вывод, что и декабрь, и январь оказались самыми холодными месяцами зимнего периода, а самым теплым был февраль. Среднемесячная температура в декабре составила -15,54 0С, в январе -15,1 0С, в феврале -11,4 0С.
На основании данных таблицы 3 было рассчитано ежедневное потребление электрической энергии системой отопления в течении рассматриваемых месяцев. Результаты расчетов приведены в таблице 4.
Результаты расчетов ежедневного потребления электрической энергии зимой
2017 г.
|
Декабрь 2016 |
Январь 2017 |
Фев |
раль 2017 |
||
|
Дата |
Ежедневное потребление электрической энергии, кВт |
Дата |
Ежедневное потребление электрической энергии, кВт |
Дата |
Ежедневное потребление электрической энергии, кВт |
|
01.12.2016 |
131 |
01.01.2017 |
940 |
01.02.2017 |
128 |
|
02.12.2016 |
135 |
02.01.2017 |
02.02.2017 |
129 |
|
|
03.12.2016 |
134 |
03.01.2017 |
03.02.2017 |
128 |
|
|
04.12.2016 |
132 |
04.01.2017 |
04.02.2017 |
131 |
|
|
05.12.2016 |
136 |
05.01.2017 |
05.02.2017 |
127 |
|
|
06.12.2016 |
133 |
06.01.2017 |
06.02.2017 |
128 |
|
|
07.12.2016 |
132 |
07.01.2017 |
07.02.2017 |
150 |
|
|
08.12.2016 |
148 |
08.01.2017 |
153 |
08.02.2017 |
152 |
|
09.12.2016 |
143 |
09.01.2017 |
155 |
09.02.2017 |
151 |
|
10.12.2016 |
128 |
10.01.2017 |
153 |
10.02.2017 |
149 |
|
11.12.2016 |
129 |
11.01.2017 |
139 |
11.02.2017 |
152 |
|
12.12.2016 |
141 |
12.01.2017 |
127 |
12.02.2017 |
128 |
|
13.12.2016 |
133 |
13.01.2017 |
125 |
13.02.2017 |
123 |
|
14.12.2016 |
134 |
14.01.2017 |
130 |
14.02.2017 |
118 |
|
15.12.2016 |
147 |
15.01.2017 |
129 |
15.02.2017 |
122 |
|
16.12.2016 |
148 |
16.01.2017 |
134 |
16.02.2017 |
123 |
|
17.12.2016 |
146 |
17.01.2017 |
136 |
17.02.2017 |
124 |
|
18.12.2016 |
142 |
18.01.2017 |
137 |
18.02.2017 |
121 |
|
19.12.2016 |
147 |
19.01.2017 |
135 |
19.02.2017 |
118 |
|
20.12.2016 |
152 |
20.01.2017 |
129 |
20.02.2017 |
117 |
|
21.12.2016 |
149 |
21.01.2017 |
126 |
21.02.2017 |
103 |
|
22.12.2016 |
150 |
22.01.2017 |
130 |
22.02.2017 |
103 |
|
23.12.2016 |
141 |
23.01.2017 |
128 |
23.02.2017 |
111 |
|
24.12.2016 |
132 |
24.01.2017 |
134 |
24.02.2017 |
115 |
|
25.12.2016 |
124 |
25.01.2017 |
145 |
25.02.2017 |
111 |
|
26.12.2016 |
123 |
26.01.2017 |
152 |
26.02.2017 |
112 |
|
27.12.2016 |
125 |
27.01.2017 |
139 |
27.02.2017 |
118 |
|
28.12.2016 |
118 |
28.01.2017 |
150 |
28.02.2017 |
117 |
|
29.12.2016 |
115 |
29.01.2017 |
142 |
- |
|
|
30.12.2016 |
120 |
30.01.2017 |
137 |
- |
|
|
31.12.2016 |
123 |
31.01.2017 |
136 |
- |
|
Анализируя данные таблицы 4 можно сделать вывод, что среднесуточное потребление электроэнергии в декабре 2016 г. составило 135,19 кВт, в январе 2017 г. 136,8 кВт, а в феврале 2017 г. 125,3кВт. На основании данных таблицы 4 построена динамика суточного потребления электрической энергии на отопление. Полученные графики приведены на рисунке 4.
Число
—•— Декабрь —•— Январь —•— Февраль
Рисунок 4 - Динамика суточного потребления электрической энергии
На основании данных рисунках 4 можно сделать вывод, что наименьшее потребление электрической энергии происходило в феврале.
На основании проведенного анализа, а также данных таблиц 1 – 4, а также рисунков 1 – 4 можно сделать вывод, что при эксплуатации автоматизированного электрического котла ZotaSmart-30 количество потребляемой электрической энергии значительно ниже чем при эксплуатации электрического котла ЭВАН ЭПО-30, даже несмотря на то, что зимний период 2017 г. был холоднее чем зимний период 2016 г. В декабре 2016 года среднемесячная температура уличного воздуха ниже чем в декабре 2015 года на 8,54 0С, в январе 2017 г. ниже чем в январе 2016 г. на 1,4 0С, а в феврале 2017 г. ниже чем в феврале 2016 г. на 8,04 0С. При этом в декабре 2016 г. по сравнению с декабрем 2015 г. было потреблено меньше электроэнергии на 1437 кВт, в январе 2017 г. по сравнению с январем 2016 г.
меньше на 2384 кВт, а в феврале 2017 г. меньше чем в феврале 2016 г. на 1183 кВт, что в процентном соотношении составляет 25,53 %, 35,52 % и 25,22 % соответственно.
Таким образом, внедрение энергосберегающего электрического котла ZotaSmart-30 в существующую отопительную систему является экономически целесообразным, т.к. достигается ежемесячная экономия электроэнергии в среднем на 1668 кВт или что в процентном соотношении составляет 28,76%.
Учитывая полученные и обработанные результаты исследования, а также стоимость внедренного электрического котла и тарифа на электроэнергию (1 кВт = 5 руб), можно сделать вывод, что затраты на данное техническое решение окупятся менее чем за 6 месяцев эксплуатации в зимнее время (5 месяцев и 22 дня).
Список литературы Оценка технико-экономической эффективности внедрения энергосберегающего отопительного оборудования
- Тургенев И. А. Достижение энергосбережения при помощи автоматизации локальной системы отопления//Молодежный научный вестник, февраль 2017, с. 190 - 194 (РИНЦ).
- Новиков В. С. Автоматизация систем отопления//Динамика систем, механизмов и машин. 2004. №1. С. 320-322.
