О политике энергосбережения в Свердловской области (стр. 13 из 17)
Несомненно, наиболее важным устройством нетрадиционной энергетики и энергоресурсосбережения является тепловой насос.
Особенность теплового насоса состоит в том, что произведенное тепло всегда больше подведенной энергии от энергоисточника высокого потенциала. Суть заключается в том, что тепло производится не только за счет энергии энергоисточника (газа, угля, электрической энергии или пара), но и за счет дополнительной тепловой энергии, отбираемой от низкопотенциального источника, т.е. источника с более низкой температурой (геотермального источника, жидких промышленных или бытовых стоков, воздуха, грунта, реки). В дополнительно выпускаемых установках экономия топлива составляет 20-70 %. Возможный диапазон температур низкопотенциального источника очень широкий – от 80 до -17С.
Технический потенциал энергосбережения при использовании низкопотенциального тепла по самой скромной оценке составляет в России – 115 млн. т у.т.
Во многих развитых странах тепловые насосы являются основой энергосберегающей политики. Так, в Швеции 22 % домов (350 тыс.) обогреваются тепловыми насосами. В мире насчитывается около 40 млн. тепловых насосов, в то время как в России всего 140. Планируется, что к 2020 году вклад тепловых насосов в теплоснабжение в развитых странах составит 75 %. В России тепловым насосам не уделяется никакого внимания. Основные разработчики и производители отечественного оборудования располагаются в г. Новосибирске. Научное сопровождение выполняет Институт теплофизики СО РАН. ООО «Теплосибмаш» производит абсорбционные машины. На сегодня выпущено 6 тепловых насосов и 7 холодильных машин общей мощностью 23 МВт. ЗАО «Энергия» и СКБ «ИПИ» выпускают парокомпрессионные тепловые насосы и холодильные машины мощностью до 5 МВт, именно они обеспечили упомянутый выше выпуск тепловых насосов в России.
Разработки Института теплофизики СО РАН в сфере использования
тепловых насосовТепловые насосы компрессионного типа, или термотрансформаторы, - это экологически чистые компактные фреоновые установки, позволяющие получать тепло для отопления и горячего водоснабжения за счет использования тепла низкопотенциального источника.
В качестве источника низкопотенциального тепла могут быть использованы: промышленные и очищенные бытовые стоки; вода технологических циклов и естественных водоемов; тепло термальных вод; тепло, получаемое при очистке дымовых газов и т.п. Cтоимость тепла, выработанного тепловыми насосами (в зависимости от эффективности работы), в 1,6-3,7 раза ниже стоимости тепла централизованного теплоснабжения.
| Параметры | НТ-300 | НТ-500 | НТ-1000 | НТ-3000 |
| Тепловая мощность, кВт | ||||
| для воды 8 С | 300 | 500 | 1000 | 2500 |
| для воды 25 С | 400 | 800 | 1600 | 4000 |
| Потребляемая эл. мощность (для воды 8 С), кВт.ч | 90 | 150 | 300 | 630 |
| Габариты, м | 4,5 x 1,8 x 1,7 | |||
| - компрессорного агрегата | 2,8 x 2,2 x 1,1 | 4,0 x 1,5 x 2,3 | 5,2 x 2,0 x 3,0 | |
| - агрегата конденсаторно-испарительного | 3,9 x 2,7 x 1,7 | 4,9 x 2,1 x 1,5 | 5,0 x 1,7 x 3,3 | |
| Масса, кг | 4300 | 9700 | 15000 | 22000 |
Разработчики
| Институт теплофизики СО РАН к.т.н. Петин Ю. М. | фирмы: ЗАО “Энергия” ООО “Теплонасос” |
Созданы опытно-промышленные парокомпрес-сионные тепловые насосы нового поколения для получения горячей воды для систем отопления и горячего водоснабжения (+55 - +80°С ) с одновременной выработкой умеренного холода (+2-+10°С) для систем кондиционирования и охлаждения различных технологических сред. При необходимости эти машины могут применяться в качестве холодильных машин. Разработка удостоена Большой золотой медали Сибирской Ярмарки в номинации “Энерго- и ресурсосбережение”.Начато производство тепловых насосов теплопроизводительностью от 30 до 1000 кВт. Проектирование теплонасосных станций, изготовление, поставку, монтажные, пусконаладочные работы и сервисное обслуживание осуществляет ООО “СКБ ИПИ” на коммерческой основе по индивидуальным заказам.
Разработчики
| Институт теплофизики СО РАН, АНО “ Институт перспективных исследований” Научный руководитель академик РАН Накоряков В.Е. | ООО “СКБ ИПИ” к.т.н. Борчевкин Ю.С. |
Созданы промышленные абсорбционные бромистолитиевые тепловые насосы (АБТН) и холодильные машины нового поколения для нагрева, охлаждения воды и других сред.В машинах существенно снижены металлоемкость, габаритные размеры и увеличен срок службы (не менее 20 лет).
Начато промышленное производство машин различных типо-размеров:
- холодильных машин для охлаждения воды от 6°С и выше, на различных видах греющих источников (пар, горячая вода, топливо), холодопроизводительностью от 250 до 5000 кВт;
- тепловых насосов для нагрева воды до 55-80 °С, с использованием сбросной низкопотенциальной теплоты (20-40 °С) и различных видов греющих источников, теплопроизводительностью от 500 до 5000 кВт.
Поставку машин и инженерное обеспечение осуществляет "Теплосибмаш" на коммерческой основе по индивидуальным заказам.
Источник информации: www.itp.nsc.ru
Применение тепловых насосов в кольцевом контуре
Тепловые насосы в основном ассоциируются в России с геотермальным теплом. Многие еще не знают, что на западе уже два десятка лет тепловые насосы активно применяются в так называемом кольцевом контуре. Такая система отлично зарекомендовала себя, как эффективное конкурентоспособное решение для зданий от средней и большой площади. Среди наиболее выгодного применения систем кольцевого контура: больницы, гостиницы, торговые площади и офисные здания. Кроме того, кольцевая система часто применяется в жилых многоэтажных зданиях.
Принцип работы
В кольцевую систему тепловых насосов входят сами насосы, количество которых не ограничено и определяется только оптимизацией зон климатического регулирования. Кроме того, в систему входит источник низкопотенциального тепла, которым может служить газовый или электро-котел или теплоцентраль. Также входит градирня для сброса излишков тепла в атмосферу. Теплоносителем является вода температурой 25С. Все тепловые насосы объединены в одну систему (контур). Через все тепловые насосы циркулирует вода за счет работы циркуляционного насоса.
При работе теплового насоса в режиме охлаждения, избыточное тепло из зоны передается в водяной контур, а в режиме отопления тепло забирается из контура для обогрева помещения.
Все тепловые насосы работают как на тепло, так и на холод в любое время года, обеспечивая оптимальный комфорт климатических зон.
Принцип утилизации тепла
Кольцевая система наиболее эффективна в многофункциональных зданиях типа гостиниц и торговых центров. Избыточное тепло из кухонь прачечных и торговых центров не выбрасывается в атмосферу, а утилизируется в других помещения требующих обогрева. В переходные периоды (весна, осень) во всех зданиях тепло перекачивается с охлаждаемого фасада к фасаду обогреваемому. В таких случаях энергия тратится только на перекачку тепла из расчета 4-5кВт тепла на 1кВт электроэнергии. Утилизируется все: тепло компьютеров, холодильных машин, тепло, выдаваемое освещением и радируемое людьми. Тепло может быть передано даже во времени. То есть тепло, удаленное из здания днем может быть использовано ночью для его обогрева.
Преимущества климатической системы, основанной на кольцевой схеме водовоздушных тепловых насосов.
1. Надежность. Достигается за счёт распределения функций кондиционирования по многим расположенным по месту использования агрегатам. Выход из строя одного теплового насоса не затрагивает работу системы в целом. Срок службы тепловых насосов 20 - 25 лет.
2. Комфорт. Индивидуально заданные параметры микроклимата обеспечиваются в каждой зоне (комнате/офисе) в течение всего года, включая весну и осень, когда теплосеть на отопление не работает. Единый источник воздуха оптимальной температуры предотвращает образование сквозняков.
3. Энергетическая эффективность. Кольцевой водяной контур значительную часть времени перекачивает тепло из зон с его избытком в зоны с его недостатком. При этом оптимально используются внутренние тепловыделения (например, от компьютеров, кухонь, людей), а также солнечная радиация. Использование радиаторного отопления в дежурно-резервном режиме ночью и в не рабочие дни позволяет отключать все или часть (если часть помещений используется) тепловых насосов и поддерживать безопасный режим эксплуатации здания при сниженной температуре воздуха.
4. Простота обслуживания. Тепловые насосы полностью законченные изделия. Их обслуживание сводится только к периодической смене воздушных фильтров (на практике раз в год). За малыми исключениями в здании используются однотипные тепловые насосы.
5. Автоматизация и диспетчеризация. Современная система автоматизации может обеспечить единообразное управление всеми тепловыми насосами, приточными и вытяжными установками, ИТП и т.д. При этом обеспечивается планирование работы каждого насоса, а также энергоэффективное управление водяным контуром. Система управления также может строиться по распределённому принципу, что определяет её высокую надёжность Система автоматизации не обязательна, но еще больше повышает надежность и энергоэффективность системы.