Ключевой эффект — не только экономия на тарифе. Поскольку установка работает на аккумулятор, а не на мгновенную нагрузку, её подбирают не по пиковой мощности здания, а по суммарной суточной потребности, которую нужно покрыть за восемь ночных часов. Установленная мощность падает, вместе с ней — капитальные затраты.
Объект моделирования — шестиэтажное офисное здание высотой 21,6 м в Тяньцзине с кондиционируемой площадью 10 030 м². Расчётные пиковые часовые нагрузки: 831,44 кВт на отопление и 1307,46 кВт на холодоснабжение.
Состав системы. Шесть тепловых насосов «воздух-вода» в специальном исполнении: теплопроизводительность 146 кВт, холодопроизводительность 130 кВт, потребляемая мощность 37 кВт в режиме отопления и 41 кВт в режиме охлаждения. Хладагент R410A, рабочий диапазон наружных температур от −25 до +45 °C, температура воды 45 °C на отопление и 5 °C на холод. Аккумулирующий бак — 1010 м³, в модели разбит на четыре вертикальных температурных слоя, теплоизоляция пенопластом толщиной 100 мм. Дополнительно — циркуляционные насосы, регулирующая арматура и фанкойлы в помещениях.
Алгоритм работы. С 23:00 до 07:00, в зоне низкого тарифа, тепловые насосы работают на полной мощности и заряжают бак: зимой горячей водой, летом — охлаждённой, объём заряда рассчитывается по прогнозу потребности на следующие сутки. С 08:00 до 18:00 здание обслуживается преимущественно из бака; насосы включаются только в часы среднего тарифа и только при нехватке запасённой энергии.
Что сравнивали. Эталон — обычная схема без аккумулирования: тепловые насосы, циркуляционные насосы, фанкойлы, непрерывная работа с 08:00 до 18:00 по фактической нагрузке. Подбор по максимальной мгновенной нагрузке потребовал 11 машин против шести в схеме с баком.
Результаты расчёта:
- капитальные затраты −29,7% (с 3,43 до 2,41 млн юаней, около $510 тыс. против $360 тыс.);
- годовые эксплуатационные затраты −51,4% при действующем тарифе с делением на пиковую и ночную зоны;
- совокупная стоимость владения за жизненный цикл −38,37%;
- дисконтированный срок окупаемости около 3,57 года;
- годовое потребление электроэнергии 248,1 МВт·ч против примерно 270 МВт·ч у эталона, экономия 21,9 МВт·ч;
- выбросы CO₂ −8,8%, порядка 17,6 т в год;
- наработка тепловых насосов −43,6%.
Авторы делают вывод, что экономика схемы держится на двух факторах одновременно: тарифной разнице между ночью и днём и возможности уйти от подбора оборудования по пиковой нагрузке.
