Применение тепловых насосов в теплоэнергетике

Принцип действия теплового насоса

Энергетическая эффективность теплового насоса

Экологическая эффективность тепловых насосов по сравнению с традиционными котельными, работающими на органическом топливе
(расчеты выполнялись для котельных тепловой мощностью 1.163 Мвт (1.0 Гкал/час), с годовой выработкой тепловой энергии 2 616 Гкал ; расход топлива на ТЭЦ – 0,3 кг условного топлива на 1 квт/час; теплотворная способность : угля – 19,5 Мдж/кг, мазута – 39,0 Мдж/кг, природного газа – 33,24 Мдж/кг.)

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ. Тепловые насосы эффективней традиционных систем отопления (на 1 кВт затраченной электрической энергии тепловой насос производит 3 – 7 кВт тепловой энергии);
ЭКОНОМИЧНОСТЬ. Эксплуатационные затраты по получению тепловой энергии посредством тепловых насосов в 2 – 5 раз ниже, в сравнении с традиционными теплоэнергетическими системами, работающими на различных видах органического топлива;
ЭКОЛОГИЧНОСТЬ. Отсутствуют выбросы парниковых газов в атмосферу;
УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ. Единичный модуль теплонасосной системы контролирует отопление, горячее водоснабжение и кондиционирование воздуха;
СОВМЕСТИМОСТЬ. Тепловой насос сочетается практически с любой циркуляционной теплопроводной системой;
НАДЕЖНОСТЬ. Компактность, отсутствие внешнего оборудования. Автоматическое управление;
ДЛИТЕЛЬНЫЙ СРОК ЭКСПЛУАТАЦИИ. Теплонасосная система исключительно долговечна. Срок службы – 20 -25 лет;
БЕЗОПАСНОСТЬ. Нет процедуры сжигания топлива;
СТАБИЛЬНОСТЬ. Система работает устойчиво, колебания температуры и влажности в помещении минимальны. Отсутствует шум. Применяется мультизональный контроль.
Преимущества тепловых насосов

Зимой теплонасосная система передает в дом тепло неостывшей земли. Этот же цикл используется для ГВС.
Летом теплонасосная система передает излишки тепла дома через теплообменник в обратном направлении

Схема открытой системы использования низкопотенциальной энергии грунтовых или подземных вод

а – теплообменник из последовательно соединенных труб;
б – теплообменник из параллельно соединенных труб;
в – горизонтальный коллектор, уложенный в траншее;
г – теплообменник в форме петли;
д – теплообменник в форме спирали, расположенной горизонтально;
е – теплообменник в форме спирали, расположенный вертикально
Виды горизонтальных грунтовых теплообменников

Схема отопления,
ГВС дома
Сечение различных типов вертикальных грунтовых теплообменников

Схема скважины типа «колонна»
Схема грунтового теплообменника в свае дома

Сферы применения тепловых насосов
Объекты жилищного строительства (коттеджи, многоквартирные дома)
Подготовка двойного U-образного зонда для грунтовой скважины
Конструкция грунтового зонда
Площадь котельной 2 кв.м.

Сферы применения тепловых насосов
Объекты социального назначения (административные здания, гостиницы, больницы, санатории, спортивные, торговые и развлекательные центры и т.д.)

Сферы применения тепловых насосов
Производственные помещения различного типа

Сферы применения тепловых насосов
Сельскохозяйственные объекты (теплицы, животноводческие комплексы). Объекты переработки сельхозпродукции.
Тепловой насос используется для охлаждения молока и производства горячей воды для нужд комплекса

Сферы применения тепловых насосов
Объекты ЖКХ и ТЭК (ТЭС,ТЭЦ)
Схема включения теплового насоса.
1 – паровая турбина; 2 – электрогенератор; 3 – конденсатор паровой турбины; 4, 6 – теплообменники испарителя теплового насоса; 5 – тепловой насос; 7 – конденсатный насос; 8 – подогреватель низкого давления паровой турбины; 9 – трубопровод последнего отбора паровой турбины.

Изменения затрат на производство 1 Гкал тепловой энергии газовой котельной и теплонасосной системой

Общая стоимость - 22 300 000 руб.
В перерасчете на 1 кв.м. - 1940 руб.
дом ( 200 кв.м) :
год – 22 200 руб.
месяц – 1 850 руб.
Капитальные затраты
Эксплуатационные затраты
Обеспечение отоплением, ГВС и кондиционированием ( газовые котлы) коттеджного поселка (земельный участок – 7,5 га; 62 дома; 11 500 кв.м.)

электроэнергия
канализация
Общая стоимость - 18 000 000 руб.
В перерасчете на 1 кв.м - 1565 руб.
Капитальные затраты
Эксплуатационные затраты
дом ( 200 кв.м) :
год – 9 450 руб.
месяц – 787 руб.
Обеспечение отоплением, ГВС и кондиционированием
(тепловые насосы) коттеджного поселка
(земельный участок – 7,5 га; 62 дома; 11 500 кв.м.)

Общий вид котельной на базе теплового насоса
Тепловая мощность – 40 кВт
Площадь помещения – 4 кв.м.

Тепловая мощность – 36 кВт
Площадь помещения – 4 кв.м.