Lựa chọn hệ thống sưởi ấm mùa đông: Bơm nhiệt so với điện điện chống lại nồi hơi khí

Lời giới thiệu: Tại sao việc lựa chọn hệ thống sưởi ấm quan trọng hơn bao giờ hết

Sưởi ấm và làm mát chiếm 40~60% tổng mức tiêu thụ năng lượng trong các tòa nhà thương mại, làm cho HVAC là chi phí hoạt động lớn nhấtĐối với các nhà quản lý cơ sở, chủ sở hữu tòa nhà, và các nhà phát triển dự án,sự lựa chọn hệ thống sưởi ấm mùa đông không chỉ là một quyết định kỹ thuật ̇ đó là một cam kết tài chính khóa chi phí hoạt động trong 15 đến 25 năm.

Ba công nghệ sưởi ấm chính thống trị thị trường:Máy bơm nhiệt nguồn không khí(bao gồm các hệ thống bơm nhiệt VRF),sưởi ấm điện kháng, vàMáy nồi đốt khíMỗi người có cấu trúc chi phí, hồ sơ hiệu quả và đặc điểm hoạt động khác nhau về cơ bản.Bài viết này cung cấp một so sánh dựa trên dữ liệu để giúp các nhà mua B2B và các nhà ra quyết định kỹ thuật đưa ra quyết định mua sắm sáng suốt.

1. Thông tin tổng quan về công nghệ

1.1 Máy bơm nhiệt nguồn không khí (bao gồm cả hệ thống bơm nhiệt VRF)

Máy bơm nhiệt không khí (ASHP) không tạo ra nhiệt mà di chuyển nó.chúng lấy năng lượng nhiệt cấp thấp từ không khí ngoài trời và nâng cấp nó lên nhiệt độ có thể sử dụngĐiểm số chính làTỷ lệ hiệu suất (COP): Tỷ lệ nhiệt đầu ra với điện đầu vào.

ASHP hiện đại đạt được giá trị COP của3.0 ¥4.5ở nhiệt độ ngoài trời 7°C, có nghĩa là chúng cung cấp từ 3 đến 4,5 đơn vị nhiệt cho mỗi đơn vị điện tiêu thụ.

Hệ thống bơm nhiệt VRF (Dòng chảy chất làm mát biến đổi)sử dụng máy nén động cơ biến tần điều chỉnh công suất xuống còn 10% công suất định lượng,kết hợp với van mở rộng điện tử để quản lý chất làm lạnh chính xácTheo các nghiên cứu thực địa NEEP và dữ liệu của nhà sản xuấtCác hệ thống bơm nhiệt VRF đạt được:

•COP ở 8°C (47°F):3.0 ¥4.5

•COP ở -15°C (5°F):2.0 ¢3.5(tùy thuộc vào tối ưu hóa khí hậu lạnh)

•COP cấp hệ thống của5 ¢ 6trong thời tiết ôn hòa khi phục hồi nhiệt hoạt động trên các vùng

Hệ thống phục hồi nhiệt VRF (các cấu hình 3 ống) có thể đồng thời làm nóng và làm mát các vùng khác nhau,chuyển năng lượng từ các khu vực cần làm mát sang các khu vực cần sưởi ấm.

1.2 Sưởi ấm bằng điện kháng

Sưởi ấm điện kháng cự bao gồm các máy sưởi baseboard, nồi hơi điện và dải sưởi ấm chuyển đổi điện thành nhiệt với hiệu suất tối đaCOP 1.0Một kilowatt điện tạo ra chính xác một kilowatt nhiệt. Đây là một giới hạn vật lý khó khăn mà không có khả năng cải thiện.

Mặc dù chi phí thiết bị thấp và cài đặt đơn giản, sưởi điện kháng là cách đắt tiền nhất để cung cấp nhiệt ở hầu hết mọi thị trường, nơi giá điện vượt quá giá khí đốt

1.3 Các nồi hơi chạy bằng khí

Các nồi hơi khí đốt đốt khí tự nhiên để sản xuất nhiệt.90-95% (AFUE)Các đơn vị không ngưng tụ cũ hơn hoạt động ở mức 70-85%..

Ưu điểm của các nồi hơi khí nằm ở chi phí nhiên liệu thấp hơn mỗi kWh trên nhiều thị trường và đầu ra nhiệt độ cao phù hợp với phân phối dựa trên bộ tản nhiệt.Những nhược điểm bao gồm bảo trì liên quan đến đốt cháy, khí thải carbon, và tăng các hạn chế pháp lý trong nhiều khu vực pháp lý.

2- So sánh kinh tế

2.1 Đầu tư ban đầu

Máy bơm nhiệt mang một2 ¢ 3 × phí bảo hiểmTuy nhiên, các ưu đãi của chính phủ ở nhiều thị trường (như Chương trình nâng cấp nồi hơi của Vương quốc Anh ở mức £ 7,500, hoặc các khoản giảm giá tiện ích khác nhau của Hoa Kỳ) có thể thu hẹp khoảng cách này xuống trong phạm vi 10~20% chi phí nồi hơi khí.

2.2 Chi phí vận hành

Tính toán chi phí hoạt động cơ bản là:

Chi phí cho mỗi kWh nhiệt được cung cấp = Giá năng lượng ÷ Hiệu quả hệ thống

Đối với một tòa nhà thương mại đòi hỏi15,000 kWh sưởi ấm hàng năm:

Phát hiện chính: Máy bơm nhiệt cung cấp chi phí hoạt động thấp nhất ở khí hậu ôn đới, thậm chí còn đánh bại các nồi hơi khí bằng 15~25%.9× chi phí xăng và 3.5 lần chi phí của một máy bơm nhiệt.

2.3 Chi phí bảo trì

Máy bơm nhiệt có ít điểm hỏng liên quan đến đốt cháy (không có ăn mòn khói, không có trao đổi nhiệt từ khí đốt đốt).tần suất thất bại thấp hơn dẫn đến một lợi thế bảo trì khiêm tốn khoảng150/năm.

2.4 Tuổi thọ của thiết bị

Trong một khoảng thời gian 20 năm, chủ sở hữu tòa nhà thường sẽ thay thế hai nồi hơi khí nhưng chỉ có một hệ thống bơm nhiệt - một yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến chi phí suốt đời.

2.5 Tổng chi phí sở hữu (20 năm)

* Chi phí hệ thống VRF thay đổi đáng kể; ước tính này phản ánh cấu hình phục hồi nhiệt cho một tòa nhà thương mại cỡ trung bình.hệ thống VRF thay thế thiết bị làm mát riêng biệt, cải thiện so sánh kinh tế.

Tùy chọn điện trở có chi phí cao hơn 60-85% trong 20 năm so với bất kỳ lựa chọn khác.Đối với các tòa nhà có tải trọng sưởi ấm có ý nghĩa, nó là sự lựa chọn đắt tiền nhất ở mọi giai đoạn.

3Phân tích vùng khí hậu

Hiệu suất bơm nhiệt phụ thuộc vào khí hậu.

3.1 Khu vực khí hậu ôn hòa (nhiệt độ thiết kế trên 0 °C)

•ASHP COP:3.5 ¢4.5 ✓ Phạm vi hiệu suất tối đa

•Nồi hơi khí: cạnh tranh về chi phí nhiên liệu nhưng hiệu suất tổng thể thấp hơn

•