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.
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:
Установлены, но ещё не эксплуатировались:
Находятся в производстве:
В заключение приведем один из отзывов потребителя.
|
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. |