WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |

Об опыте использования тепловых насосов в Чувашской Республике

Д. т. н., академик В. П. Проценко, профессор, МГОУ, г. Москва,

В. Г. Горшков, директор, С. В. Осипович, ведущий инженер,

ООО «Теплонасос сервис» г. Чебоксары

http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=499

Одной из важнейших задач энергетической политики государства, на сегодняшний день, является задача ресурсоэнер госбережения. Решение этой глобальной задачи, без качественной реструктуризации всего топливно энергетического комплекса страны, практически невозможно. Одним из направлений является внедрение тепловых насосов ( ТН ) вместо автономных котельных, работающих на твердом, жидком топливе и электроэнергии. Источником низкопотенциальной теплоты для ТН может служить грунтовая вода, наружный воздух, тепло грунта, низкопотенциальные вторичные энергоресурсы.

Однако практическое использование ТН в России на сегодняшний день не велико, общая тепловая мощность всех теплонасосных установок в России составляет порядка 100 МВт, а их количество не превышает 150 образцов. Поданным одного из российских производителей и поставщиков тепловых насосов ЗАО «Энергия» за последние десять лет ими было произведено и запущено около 70 ТН, суммарной тепловой мощностью более 40 МВт [1]. Одним из основных препятствий на пути внедрения теплонасосной техники, несмотря на подтвержденную опытом их эксплуатации энергетическую и экономическую эффективность, является продолжающаяся газификация, при сохранении достаточно низкой стоимости природного газа.

Эффективность внедрения теплонасосной техники на российском рынке можно показать на примере Чувашской Республики, где созданы благоприятные условия для внедрения ТН. Так, кабинетом Министров Чувашской Республики, впервые в России, 4 марта 2002 г. был введен в действие тариф на электроэнергию для отопления и горячего водоснабжения тепловыми насосами зданий производственного и коммунально бытового назначения, составляющий в настоящее время в часы ночного минимума ( с 23.00 до 7.00) 0,42 руб./ кВт ч, а в остальное время суток 0,63 руб./ кВт ч. Данный тариф ниже тарифа, применяемого для расчета потребляемой электроэнергии для существующих систем теплоснабжения, в 2,15 раза по средневзвешенным ценам, для которых тариф на электроэнергию в часы ночного минимума составляет 0,42 руб./ кВт ч, а в остальное время суток 1,60 руб./ кВт ч. Разница в тарифах покрывается за счет энергосистемы, что не ведет к падению рентабельности производства электроэнергии, т. к. расход топлива в энергосистеме на производство электроэнергии для тепловых насосов более чем на 70% перекрывается экономией топлива на теплоснабжение в этой же энергосистеме [2].

Средневзвешенная цена электроэнергии для республики рассчитывается по формуле :

где с1 и с2 льготный и обычный тариф, руб./ кВт ч.

Введение в действие дифференцируемого тарифа привело к возникновению в республике спроса наТН, т. к. позволило существенно снизить себестоимость производимой с их помощью теплоты. На сегодняшний день на стадии разработки проекта и строительства находятся четыре объекта, где в качестве основного источника теплоты будут использоваться парокомпрессионные ТН, общей теплопроизводительностью 1,5 МВт. ООО «Энергосервисная компания ЗэиМ ЭСКО» совместно с ООО «Теплонасос сервис» построен и успешно функционирует теплонасосный пункт в поселке Сосновка, расположенном на левом берегу реки Волга, г. Чебоксары. Теплонасосный пункт поэтапно введен в эксплуатацию в период с октября 2001 г. по март 2002 г. и предназначен для теплоснабжения комплекса «школа + больница». Установлены три парокомпрессионных ТН в пристройке к угольной котельной ( два тепловых насоса НТВ 360 с винтовыми компрессорами производства ЗАО «Энергия» и один тепловой насос НТП 150 с поршневым компрессором, изготовленный из отечественных комплектующих ООО «Теплонасос сервис» ), общей теплопроизводительностью 950 кВт. В качестве рабочего тела ТН используется озонобезопасный хладон С 10 ( применяемый взамен R 134 а ). Источником возобновляемой низкопотенциальной теплоты является грунтовая вода, поступающая с глубины 3540 м с температурой плюс 78 °С. Температура системы отопления от ТН изменяется от 46 °С до 65 °С, в зависимости от температуры наружного воздуха. Максимальная нагрузка системы отопления составляет 380,5 кВт, системы вентиляции 698 кВт, системы горячего водоснабжения ( ГВС ) 428 кВт. Среднечасовая нагрузка системы ГВС составляет 214 кВт. Емкость бака аккумулятора воды для ГВС 25 м 3. Продолжительность отопительного периода для Чебоксар составляет 5208 часов, периода горячего водоснабжения 8760 часов. Расчетная температура наружного воздуха наиболее холодного периода минус 31 °С, средняя расчетная температура наружного воздуха за отопительный период минус 4,9 °С.



Таблица 1. Результаты измерений температуры и расходов теплоносителей и вырабатываемой тепловой энергии при работе теплового насоса НТП 150.

Время измерений Температура теплоносителя, °С Расход теплоносителя, М 3/ Ч Расход артезианской воды, М 3/ Ч Количество вырабатываемой тепловой энергии Потребляемая электрическая мощность ТН, включая насосы НИТ, кВт Потребляемая электрическая мощность насоса НИТ, кВт Т Т Гкал / ч кВт 01.11. 49, 46, 52, 46, 0, 187, 15, 05.11. 51,9 53, 49,3 50, 56,5 56, 46,8 46, 0,147 0, 170,8 171, 60 15,4 16, 22.11. 40, 37, 64, 47, 0, 156, На данном объекте реализована бивалентная схема котельной «тепловые насосы пиковые угольные котлы», что позволило белее чем на 20% снизить капитальные затраты на строительство и закупку оборудования, сократить расчетный срок окупаемости капзатрат до 34 лет. Установленная тепловая мощность ТН составляет 74% от расчетной тепловой нагрузки потребителя, с учетом среднечасовой нагрузки системы ГВС. При достижении температуры наружного воздуха минус 20 °С в работу в пиковом режиме включаются угольные котлы.

На рисунке 1 приведена принципиальная тепловая схема теплонасосной части котельной. С помощью погружных насосов низкопотенциального источника тепла ( НИТ ) ПС 1 ПСЗ ( два рабочих, один резервный ) грунтовая вода из скважин поступает к тепловым насосам и последовательно проходит через испарители И, вначале НТП 150, затем НТВ 360 № 2 и НТВ 360 № 1, отдавая свою теплоту, и охлажденная сбрасывается в дренажный коллектор. Вода системы отопления и вентиляции также последовательно, противотоком грунтовой воде, подогревается в конденсаторах К, переохладителях ПО 1 и маслоохладителях МО 1 тепловых насосов. Важно отметить, что в конструкцию тепловых насосов НТВ 360 внесен ряд изменений, позволяющих увеличить коэффициент преобразования теплоты на 23%. Так при работе тепловых насосов НТВ 360 часть грунтовой воды отбирается перед испарителем и водяным насосом НВ, установленном на трубопроводе, параллельно подается в маслоохладитель МО 2, для доохлаждения масла компрессора до регламентной температуры и в переохладитель ПО 2, для доотбора части неиспользованной в конденсаторе К и переохладителе ПО 1 теплоты жидкого хладона и его доохлаждения до температуры максимально близкой к температуре хладона в испарителе. Подогретая в МО 2 и ПО 2 грунтовая вода направляется вновь на вход в испаритель, где, смешиваясь с основным потоком грунтовой воды, подогревает ее на 0,30,5 °С. Часть воды теплоносителя приемника тепла параллельно конденсатору КД и переохладителю ПО 1 протекает через маслоохладитель МО 1, охлаждая масло компрессора К. Таким образом часть теплоты масла и фреона используется напрямую в переохладителе ПО 1 и маслоохладителе МО 1, часть сбрасывается на вход в испаритель ( ПО 2, МО 2).

Таблица 2. Зависимости средневзвешенных тарифов и энергетических составляющих в себестоимости ( с / с ) тепла от ТН и ЭК от времени работы теплоаккумулятора.

Время потребления э / э по обычному тарифу Среднеотпускной тариф для ЭК, руб./ кВт ч Энергетическая составляющая в с / с тепла для ЭК, руб./ Гкал Среднеотпускной тариф для ТН, руб./ кВт ч Энергетическая составляющая в с / с тепла для ТН, руб./ Гкал Примечание 0, 0, 211, Работа с накоплением 2/3 суточной потребности тепла 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, Работа с отключением в часы максимума 1, 0, 1, 0, 1, 0, 282, Непрерывная работа в течение суток без накопления тепла 1, 0, 317, По данным приборных обследований, проведенных в бивалентной котельной в декабре 2001 г., для теплового насоса НТП 150 получены данные, приведенные в таблице 1.





По эксплуатационным данным, в период с октября по март общее количество тепловой энергии, отпущенное потребителям от бивалентной котельной, составило 1315 Гкал, в том числе выработано в тепловых насосах 1057 Гкал, в угольных котлах 258 Гкал. Расход угля за этот период составил 92 т. Расход электроэнергии, с учетом всех электропотребителей : тепловых насосов, сетевых насосов, погружных насосов грунтовой воды, освещения, вентиляции и т. д. составил за это время 649 МВт ч ( в период работы тепловых насосов 598 МВт ч ). Экономия угля составила 241 т. Средневзвешенный коэффициент преобразования теплонасосной системы составил 2,3. Среднее соотношение стоимости израсходованной электроэнергии к стоимости угля за отчетный период составило 0,55, т. е. топливная составляющая на теплонасосной части бивалентной котельной снизилась на 45 % по сравнению с угольной котельной. Соответственно пропорционально сокращению потребления твердого топлива снизились выбросы в окружающую среду твердых и газообразных отходов сжигания топлива, что особенно важно для национального природного парка «Заволжье» г. Чебоксары. Остальные затраты на содержание бивалентной котельной «Тепловые насосы угольные котлы» не изменились по сравнению с затратами на содержание угольной котельной. На состояние марта 2002 г. себестоимость теплоты составила : в случае работы бивалентной котельной 460 руб./ Гкал, в случае работы только угольных котлов 688 руб./ Гкал, с учетом дополнительных затрат электроэнергии на приводы погружных насосов ( установленная мощность каждого из трех насосов, включая один резервный, составляет 16 кВт ), что составляет порядка 1012% от всей электрической энергии, потребляемой бивалентной котельной.

Несмотря на большую экономию денежных средств, себестоимость теплоты при использовании ТН может быть еще более снижена. Дело в том, что в указанный период эксплуатации, теплонасосная станция не работала в установленном режиме, из за поэтапности внедрения ТН ( НТП 150 и один НТВ 360 в октябре 2001 г., второй НТВ 360 в марте 2002 г.). В случае работы ТН в установленном режиме расчетная себестоимость теплоты составит 400 руб./ Гкал.

Кроме того, в условиях существования системы дифференцированной оплаты за электри ческую энергию, существенный дополнительный эффект может быть получен от ТН, работающих с аккумуляторами теплоты и двухтариф ными счетчиками электрической энергии и потребляющих электроэнергию в период ночного провала суточного графика электрической нагрузки в энергосистеме. При этом достигается обоюдная экономическая выгода : для потребителей теплоты отТН за счет снижения платы за электроэнергию по ночному тарифу, а для энергосистемы за счет снижения себестоимости производимой электроэнергии при уплотненном графике электрической нагрузки.

При аккумулировании тепла время потребления электроэнергии по обычному тарифу может быть уменьшено, что приведет к снижению среднеотпускного тарифа, который может быть рассчитан по формуле :

где Т1, Т2 время потребления электроэнергии на отопление по льготному и обычному тарифу, час.

Если теплоаккумулятор позволяет накопить за время действия льготного тарифа до 2/3 от суточной потребности тепла, то по обычному тарифу будет потребляться только электроэнергия на привод циркуляционных насосов, а электроотопление будет оплачиваться полностью по льготному тарифу.

Рассмотрим в качестве примера и сопоставим между собой схемы применения теплоаккумуляторов совместно с тепловыми насосами или электрическими котлами ( ЭК ). При применении тепловых насосов расход электроэнергии будет в 2,3 раза меньше, чем при использовании электрокотлов, кроме того, обычный тариф для тепловых насосов меньше, чем для электрокотлов ( за 1 кВт ч 0,63 руб. для тепловых насосов и 1,6 руб. для электрокотлов ).

Из приведенных в табл. 2 расчетных зависимостей средневзвешенных тарифов и энергетических составляющих в себестоимости тепла для электрокотлов и тепловых насосов видно, что средневзвешенные тарифы и энергетические составляющие в себестоимости тепла существенно снижаются при уменьшении времени потребления электроэнергии по обычному тарифу.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.