Одним із найефективнішим об’єктів для використання теплових насосів (ТН) є системи вентиляції промислових, громадських та житлових приміщень. Завдяки малій різниці температур припливного і відпрацьованого повітря досягається висока енергетична ефективність використання ТН в системах вентиляції при помірних температурах навколишнього повітря.

На сьогоднішній день багато наукових робіт присвячені теоретичним і практичним аспектам роботи ТН і визначенню енергетичної ефективності ТН при різних умовах експлуатації. Багато таких робіт детально розглянуті і проаналізовані у виданні [1]. Для широкого впровадження теплонасосних систем теплопостачання в умовах України необхідно проводити не лише дослідження з покращення технічних характеристик і енергетичної ефективності ТН, а й аналіз економічної доцільності їх використання. Зокрема проблемою є те, що термін окупності капіталовкладень у ТН суттєво залежить від вартості енергоносіїв і, як правило, становить 5…10 років, що співпадає з терміном експлуатації даного обладнання, який вказаний виробником.

Метою роботи є проведення економічного аналізу ефективності використання повітряних теплових насосів порівняно з іншими джерелами теплоти у системах вентиляції за методикою, детально описаною в [2]. Об’єктом для аналізу вибраний офісний центр об’ємом 1080 м³, який розташований у місті Львів. Максимальні витрати теплоти системою вентиляції становлять 31 кВт, а річні витрати теплоти рівні 170,5 ГДж/рік. Всі кліматичні дані приймалися відповідно до [3]. Для аналізу розглянемо варіанти використання різних джерел теплоти з рекуператорами при зміні коефіцієнтів рекуперації η_рек від 0,2 до 0,85.

На рис. 1 показана залежність терміну окупності капіталовкладень від коефіцієнта рекуперації. Видно, що використання рекуператора у поєднанні з газовим котлом значно зменшує термін окупності такої системи, а поєднання рекуператора з ТН майже не впливає на їх термін окупності.

На рис. 2 показана залежність річного прибутку від коефіцієнта рекуперації. Видно, що річний прибуток різко і постійно збільшується. При використанні рекуператора разом з ТН річний прибуток досягається найвищого значення при η_рек=0,85. Таке значення коефіцієнтів рекуперації характерне для роторних рекуператорів.

На рис. 3. показана залежність терміна окупності капіталовкладень від річного прибутку. Видно, що при мінімальному терміну окупності капіталовладень в 1 рік використання лише рекуператора у системі вентиляції дає річний прибуток 30 тис.грн., а найбільший прибуток 52 тис.грн. можна отримати при використанні роторного рекуператора у поєднанні із ТН, що відповідає терміну окупності капіталовкладень 1,5 роки.

Проведений аналіз показав, що у системах вентиляції впершу чергу вигідно встановлювати рекуператори із коефіцієнтами рекуперації η_рек=0,6÷0,85, а потім вже приймати рішеня про вибір джерела теплоти.

При розрахунку економічної ефективності використання ТН необхідно враховувати, що для отримання максимального річного прибутку (економії коштів) термін окупності капіталовкладень може і не мати мінімального значення з усіх можливих варіантів. Також терміни окупності капіталовкладень у ТН при їх використанні у системах вентиляції (до двох років, див рис. 1.) значно менші ніж при їх використанні у системах опалення різних обєктів (5÷10 років, [4]).

Отже, впровадження теплонасосно-рекуперативних систем вентиляції, в яких максимальний економічний ефект визначається поєднанням рекуператора-утилізатора теплоти відпрацьованого повітря і теплового насоса має великі перспективи.