Альтернативные системы теплоснабжения с использованием тепловых насосов

В. И. Колпаков
ЗАО НПФ «Тритон-Лтд»

В настоящее время поиск эффективных технологий использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) входит в круг интересов практически всех уровней власти. Использование энергии НВИЭ даёт возможность экономить органическое топливо, снижать загрязнение окружающей среды, удовлетворять нужды потребителей, расположенных как вдали от централизованных систем теплоснабжения, так и вблизи от них, снимая дефицит тепла при интенсивной застройке, обеспечивая постепенные капиталовложения.

Один из реальных путей решения перечисленных задач — создание теплонасосных станций, предназначенных для отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования одновременно.

Тепловой насос (ТН) представляет собой устройство, позволяющее аккумулировать тепло низкопотенциальных источников тепла (НИТ), использующее эффект фазового перехода жидкостей в пар при низких температурах (фреоны, кипящие в диапазоне температур: (-9)..(-30)° С.

ТН состоит из испарителя, конденсатора, дросселирующего устройства, компрессора и привода компрессора. Как правило, привод компрессора — электродвигатель.

Эффективность работы ТН определяется соотношением полученной потребителем тепловой энергии к затраченной электрической и носит название коэффициент преобразования (КОП). Основными параметрами, определяющими величину КОП, являются температуры НИТ и системы отопления или горячего водоснабжения (ГВС). Так, при tнит = +8° С и tотоп = +65° С КОП = 3, т. е. на один киловатт затраченной электроэнергии потребитель получит 3 кВт тепла, т. е. две единицы тепла получены от НИТ. Необходимо помнить, что при охлаждении воды на 1° С выделяется 1.163 кВт тепла. В качестве НИТ могут использоваться: грунтовые воды, речная, морская вода, вода очистных сооружений, технологические воды промышленности, а также воздух и тепло земли непосредственно. При повышении температуры НИТ возрастает КОП, который при tнит = +40° С равен 7,8.

Истинная же эффективность ТН заключается в том, что применение схемы теплоснабжения “ТЭЦ (вырабатывающая электроэнергию и тепло) + ТН (получающий две единицы тепла от НИТ)” позволяет государству сократить потребление первичного топлива (газ, мазут, уголь и т. д.) на 44%, соответственно снижается загрязнение окружающей среды.

И именно по этой причине общий объём продаж выпускаемых за рубежом ТН составляет 125 000 000 000 долларов США, что превышает мировой объём продаж вооружений в 3 раза.

Сегодня ТН выпускаются тепловой мощностью от 2 кВт до 200 МВт. Швеция, имеющая по сравнению с нашей Нижегородской областью более суровые климатические условия, сегодня до 70% тепла получает с помощью ТН.

Обычно положение дел в топливно-энергетическом комплексе связывают с электроэнергетической подсистемой. Однако по объёмам потребления энергетических ресурсов, по воздействию на окружающую среду подсистема теплоснабжения превосходит электроэнергетическую подсистему. Например, затраты топлива на нужды теплоснабжения в бывшем СССР в 1,7 раза превышали затраты на электроснабжение, а численность персонала, обслуживавшего только малые котельные, превышала общее число работающих во всех других отраслях топливно-энергетического комплекса. Большинство традиционно применяемых котельных на твёрдом и жидком топливе имеют низкую энергетическую и особенно экологическую эффективность, необходимость в сложной и дорогостоящей транспортной инфраструктуре, обеспечивающей доставку энергоносителей, и характеризуются недостаточной надёжностью, являющейся причиной частых сбоев в теплоснабжении.

• ТН, имеющие тепловую мощность до 50 кВт, работают полностью в автоматическом режиме
• ТН, имеющие тепловую мощность от 200 кВт до 1 МВт, требуют периодического контроля за состоянием механического крепежа и электроаппаратуры, и, как правило, достаточно иметь двух электриков-совместителей.

В Нижегородской области разработкой и производством ТН с 1996 г. занимается ЗАО «Научно-производственная фирма Тритон Лтд».

За прошедший период установлено несколько ТН различной мощности:

n ТН-24, тепловая мощность 24 кВт, отопление жилого дома площадью 200 м2. НИТ — грунтовые воды. Установлен в 1998 г. в селе Большие Орлы Борского р-на Нижегородской области.

n ТН-45, тепловая мощность 45 кВт, отопление комплекса административных зданий, складов и гаража, площадью более 1200 м², НИТ — грунтовые воды. Установлен в 1997 г. в Московском р-не, г. Нижний Новгород. Владелец — ТОО «Символ».

n ТН-600, тепловая мощность 600 кВт, отопление, ГВС гостиничного комплекса и трёх коттеджей, площадью более 7000 м², НИТ — грунтовые воды. Установлен в 1996 г. в Автозаводском р-не, Нижний Новгород. Владелец — ГАЗ. Отработал 2 отопительных сезона.

Установлены, но ещё не эксплуатировались:

n ТН-139, тепловая мощность 139 кВт, отопление, ГВС производственного здания площадью более 960 м², НИТ — грунтовые. Установлен в 1999 г. в Канавинском р-не, Нижний Новгород. Владелец — ГЖД.

n ТН-119, тепловая мощность 119 кВт, отопление, ГВС профилактория площадью более 770 м², НИТ — грунтовые воды. Установлен в 1999 г., Борский р-н, Нижегородская область. Владелец — Центрэнергострой.

Находятся в производстве:

n ТН-300, тепловая мощность 300 кВт, отопление, ГВС школы площадью более 3000 м², НИТ — грунтовые воды. Ввод в эксплуатацию в 1999 г., Автозаводский р-н, Нижний Новгород. Владелец — департамент образования администрации района. Система готова к эксплуатации, задерживается ввод линии электропередач.

n ТН-360, тепловая мощность 360 кВт, отопление, ГВС базы отдыха площадью более 4000 м², НИТ — грунтовые воды. Ввод в эксплуатацию в 1999 г., Дальнеконстантиновский р-н, Нижегородская область. Владелец — «Гидромаш».

n ТН-3500, тепловая мощность 3500 кВт, отопление, ГВС, вентиляция административно-бытового здания нового депо площадью более 15 000 м², НИТ — обратная вода, системы теплоснабжения Сормовской ТЭЦ. Ввод в эксплуатацию в 2000 г., Канавинский р-н, Нижний Новгород. Владелец — ГЖД.

n Два ТН тепловой мощностью 360 и 200 кВт, для Пензенской области, 2 Гкал - для Туапсе.

Дата добавления: 2015-07-14