Loading

Впровадження теплонасосных установок, як економічного та екологічного теплопостачання

Создано 24.05.2010 10:38
Автор: Коваленко В.В.

Принцип теплового насосаЗабезпечення життєдіяльності людини завжди пов'язано із створенням необхідних теплових режимів. Влітку — це охолоджування і кондиціонування, взимку — опалювання і вентиляція. В структурі міського господарства опалювання займає важливе місце. Вже сьогодні, не дивлячись на дотації в оплаті житла, вартість комунальних послуг досить висока, а опалювання складає більше половини.

У зв'язку з цим і для співробітників комунального господарства, і для жителів, ще більш актуальним стає питання зниження теплових втрат, що напряму ведуть до фінансових витрат: експлуатація котельних, теплотрас, трубопроводів, усунення аварійних і нештатних ситуацій, низький ККД устаткування, втрати тепла в теплотрасах. У країнах-членах ЄС підвищенню енергоефективності житлово-комунального сектору економіки завжди, а останнім часом - особливо, приділялися значна увага. В Україні потенціал енергозбереження за рахунок підвищення енергоефективності ЖКГ поки ще є недооціненим. Розвинуті країни дуже швидко реалізують проекти з енергозбереження. Так, наприклад, концепція "Екодому" (будинку класу А, що за енергетичною класифікацією має майже нульові витрати енергії) в ЄС вже вийшла далеко за рамки експериментального будівництва. Україна лише зараз почала усвідомлювати необхідність розроблення інституційних засад нової державної енергетичної політики, в основу якої мають бути покладені прагнення до зменшення енергозалежності країни та екологічного навантаження на довкілля.

Горизонтальный грунтовый тепловой насос

Нове ставлення до енергобезпеки України полягає у тому, що зусилля в сфері енергозбереження переміщуються з промисловості та транспорту до комунальної галузі, головним чином до житлового сектора, де на цілі обігріву неефективно витрачається приблизно половина усіх природних енергоресурсів країни. Враховуючи цю тенденцію, можна сформулювати ряд заходів щодо оптимізації енергопостачання та енергоспоживання у житлово-комунальному господарстві. Одним з найефективніших таких заходів в нашому місті є впровадження теплонасосних установок, насамперед у нові проекти будинків, а також заміна застарілого обладнання у вже існуючих.

ТНУ - це компактні економічні і екологічно чисті системи опалювання, що дозволяють отримувати тепло для гарячого водопостачання і опалювання будівель за рахунок використання тепла низькопотенційного джерела (тепло ґрунту, ґрунтових, артезіанських вод, озер, морів, тепло повітря) шляхом перенесення його до теплоносія з вищою температурою.Ідея ТНУ була відома більше 150 років тому, але практичне застосування вона отримала тільки в 20-х - 30-х роках минулого століття.

 
Вертикальный грунтовый тепловой насосТепловий насос часто називають «братом холодильника», тому що принцип роботи ТНУ і холодильника однаковий. Тільки холодильник акумулює холод, викидаючи тепло назовні, а тепловий насос акумулює тепло, викидаючи холод. В ТНУ, як і в холодильнику, є випарник, компресор, конденсатор і дросельний пристрій. Для ТНУ підбирають фреон, який закипає навіть при мінусовій температурі. Тоді випаровування відбувається і при температурах, близьких до нуля. Отримана пара стискається компресором, при цьому температура його збільшується до 90-100°С. Після цього стислий пароподібний фреон поступає в теплообмінник, в якому конденсується і охолоджується, повертаючись в первинний рідкий стан, а його тепло передається оточуючому середовищу (наприклад, воді системи опалювання). Охолоджений фреон, проходячи через дросельний пристрій, втрачає тиск і повертається у випарник для повторення циклу.Джерелом тепла для випаровування фреону можуть служити атмосферне повітря або вентиляційні викиди, промислові викиди газів, води природних водоймищ, ґрунтові води, скидні води систем охолодження промислового устаткування, каналізаційні стоки, ґрунти. На практиці це виглядає так: трубки випарника закопують на глибину промерзання в землю, або розміщують на дні водойми, або встановлюють на шляху проходження повітря або газу і т.п. 
Воздушный тепловой насосЕфективність ТНУ оцінюється відношенням теплоти, що віддається споживачу, до затраченої роботи приводу компресора і циркуляційних насосів. Залежно від різниці температур джерела енергії і середовища споживача, від властивостей фреону і деяких інших чинників, це співвідношення коливається в діапазоні від 1,5 до 7,0. Тобто, кажучи звичною мовою, ККД ТНУ може досягати 700 %. Електричним і газовим котлам таке не під силу. Цінність теплових насосів полягає у можливості їх експлуатації в реверсному режимі - влітку замість опалювального пристрою ТНУ може виконувати функції кондиціонера, якщо замість радіаторів в системі опалювання використовувати фанкойли. Причому в цьому випадку  замах ККД ще вище – до 15 і більше одиниць. Така ефективність обумовлена тим, що охолоджена робоча рідина може напряму подаватися в будинок, приносячи прохолоду і відносячи тепло, без участі компресора (випадок ґрунтового теплового насоса). Отже, особливо вигідним є використовування теплового насоса у випадках, коли споживачу потрібні і холод, і тепло – тобто в умовах нашого клімату. 
Водяной тепловой насос

Іншими позитивними характеристиками ТНУ, окрім економічності і ефективності, вважається їх універсальність, екологічна чистота, практично повна відсутність шуму, повна автоматизація системи, відсутність експлуатаційних витрат (окрім електрики на роботу самого агрегату), безпека і надійність. Компресорам ТНУ виробники обіцяють мінімум 10-15 років бездоганної служби. На сучасні спіральні компресори (типу Scroll) обіцяють ще більше  - 20 - 25 років.

При всіх достоїнствах і недоліках ТНУ є ще один момент, на який слід звернути увагу. Ефективність насоса залежить від багатьох чинників термодинамічного, конструктивного і економічного характеру. Для кожного конкретного випадку необхідно визначати за допомогою техніко-економічних розрахунків доцільність застосування вибраного типу ТНУ. Річ у тому, що спрощений підхід до вибору схемного рішення, комплектуючих, потужності цілком може привести до втрати переслідуваних установкою мети. В кожному випадку, при проектуванні і реалізації проекту, повинен бути ретельний, індивідуальний підхід. Також, вибір типу ТНУ багато в чому залежить від того, яке джерело низькопотенційного тепла знаходиться поблизу. В Криму, наприклад, як джерело тепла можна використовувати повітря або море, в Карпатах - гірські породи, в центральних або східних регіонах - ґрунти. Саме ці джерела енергії володіють максимальним потенціалом, стабільністю, незалежністю від погодних і сезонних умов і лише їх економічний потенціал здатний в довгостроковій перспективі замістити весь потенціал традиційних джерел енергії. Весь економічний потенціал інших нетрадиційних відновлюваних джерел енергії здатний забезпечити заміщення тільки близько 30 % енергобалансу країни і може бути розглянутий як допоміжний.Роботу по вибору обладнання краще всього довірити фахівцям по теплонасосному устаткуванню, яких в Україні, втім, як і насосів, поки що можна порахувати по пальцях. Так як український ринок ТНУ тільки зароджується. Тут розраховують набирати обороти такі європейські компанії, як Danfoss, Junkers, Buderus, IVT, Viessmann, Vaillant, Thermia та ін. Деякі марки теплонасосного устаткування завозять українські компанії, отримуючи їх безпосередньо від виробника, деякі поступають в країну через офіційні представництва.

Принципиальная схема работы теплового насоса

Вітчизняному виробнику місця в цьому сегменті ринку, мабуть, не дістанеться. Щоб грати разом з світовими гігантами опалювального устаткування, треба було вступати в гру хоча б років на десять раніше. Організація вітчизняного виробництва ТНУ в Україні можлива лише при активній підтримці держави у вигляді фінансування проектів розвитку вітчизняного виробника, надання йому пільг і кредитів, елементарної реклами даного устаткування, врешті-решт, згідно «Концепції розвитку паливно-енергетичного комплексу України на 2006-2030 роки», подібна підтримка повинна існувати.

В США, Китаї, Японії, в країнах Європи виробництво теплонасосних установок вже давно поставлено на потік. ». За прогнозом Міжнародного Енергетичного Агентства (IEA) до 2020 р. в розвинених країнах частка опалювання і гарячого водопостачання за допомогою теплових насосів складе 75%.

В Україні існують і успішно функціонують ТНУ, але їх кількість дуже мала. Частина установок були реалізовані, як експериментальні, вітчизняними науково-дослідними об'єднаннями і декількома промисловими підприємствами для власних потреб, але при їх створенні все одно використовувалася елементна база зарубіжного устаткування. Інша частина - це теплові насоси цілком імпортного виробництва, призначені для опалювання і гарячого водопостачання житлових будівель. В поточному році кількість проданого в Україні устаткування обчислюється в десятках одиниць, тоді як пару років тому мова йшла про одиничні продажі.

Чому все-таки формування українського ринку і упровадження ТНУ так сильно затягнулося? Серед перешкод виділимо найголовніші. Перше - відсутність державної підтримки. У всіх країнах світу упровадження теплонасосних технологій супроводжувалося спеціальними тарифами на електрику для користувачів ТНУ, субсидіями і кредитами для тих, хто купував або проводив це устаткування. В Україні ж про таку підтримку поки говорити рано. Друга перешкода, як вже згадувалося, ТНУ - обладнання не з дешевих, а поточні тарифи на енергоносії ще не притиснули споживача як слід, а тільки збираються це зробити в найближчому майбутньому. Для прикладу, вартість одноконтурного насоса потужністю 15-20 кВт (згідно прогнозам компанії Junkers, подібна установка буде в найвищому попиті на Україні) складає близько 10 тис. євро, плюс-мінус 15-20 % залежно від виробника, його системи дистрибуції і сервісної підтримки. Для рядового українця це чималі гроші. І третя перешкода - це «радянське мислення». Багато хто вельми скептично відноситься до технологій майбутнього, не перевірених на практиці в наших умовах.

Отже, вельми перспективним сегментом ринку для реалізації ТНУ є житлово-комунальне господарство (ЖКГ), яке споживає близько четверті паливно-енергетичних ресурсів країни. Ми маємо широкі можливості для використання джерел низькопотенційного тепла всіх видів (ґрунти, повітря, геотермальні води), найсприятливіші кліматичні умови. Нам залишається лише розробити «розумні» проекти впровадження їх в системи теплопостачання.

 

Комментарии: