|
Тепловые насосы
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.
На рисунке приведена схема принципиального устройства
парокомпрессионных ТН.
 |
 |
В испаритель поступает вода из
низкопотенциального источника тепла (грунтовая, артезианская,
речная, озерная, морская вода систем оборотного водоснабжения и
т. п.). За счет охлаждения этой воды в испарителе происходит
процесс кипения хладона, пары которого поступают в компрессор,
где происходит их сжатие с повышением температуры. Сжатые пары
хладона затем конденсируются при высоких температуре и давлении,
отдавая тепло воде системы отопления (+ 65 °С).
Термодинамический цикл ТН завершается дросселированием
охлажденного жидкого хладона при помощи дроссельного клапана с
последующим его возвратом в испаритель. Конструкция ТН исключает
попадание хладона в водяные магистрали систем отопления,
горячего водоснабжения и окружающую среду.
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 млрд. 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:
* 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. Имеется
отзыв владельца дома.
* 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". Имеется отзыв
руководителя.
* 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:
* 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.
* 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:
* 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.
* 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".
* ТН-3500, тепловая мощность 3500 кВт, отопление, ГВС,
вентиляция административно-бытового здания нового депо площадью
более 15000 м2, НИТ - обратная вода, системы теплоснабжения
Сормовской ТЭЦ. Ввод в эксплуатацию в 2000 г., Канавинский р-н,
Нижний Новгород. Владелец - ГЖД.
* Два ТН тепловой мощностью 360 и 200 кВт, для Пензенской
области, 2 Гкал - для Туапсе.
В заключение приведем один из отзывов потребителя.
Отзыв ООО "Символ" на работу теплового
насоса ЗАО НПФ "Тритон - Лтд"
Наше предприятие использовало в системе отопления шесть
электрокотлов общей тепловой мощностью 48 кВт*ч. Теплопотери
всех помещений здания суммарным объемом 2330 м3 (площадь
служебных помещений - 220 м2, площадь гаража - 185 м2)
составляли, по нашим расчетам, 46,5 кВт*ч.
По договору от 10 июня 1997 г. ЗАО НПФ "Тритон - Лтд" был
разработан, изготовлен и установлен тепловой насос для
теплоснабжения здания мощностью 45 кВт*ч.
Тепловой насос включен в работу в декабре 1997 г.
Система отопления работает по графику: 60 - 50 °С.
Контроль за работой теплового насоса осуществляется периодически
- раз в два часа дежурным персоналом нашего предприятия.
Температура воды в теплосети поддерживается автоматически с
помощью инвертора, который в зависимости от температуры
наружного воздуха изменяет число оборотов компрессора теплового
насоса.
Температура в служебных помещениях поддерживается от 18 до 22
°С.
Температура в гараже поддерживается от 8 до 15 °С.
Температура воды в подающей трубе 58 °С.
Температура воды в обратной трубе 48-50 °С.
Средний расход электроэнергии 16 кВт*ч.
Общий расход электроэнергии на тепловой насос за 1 месяц
составил 9138, что в 3,3 раза меньше затрат при использовании
электрокотлов.
Источник :
http://www-koi.innov.ru
|
