Рынок тепловых насосов для промышленности Украины

Тепловые насосы в Украине в большей степени это частные застройщики. Если же вдаваться в подробности и затронуть рынок промышленных систем тепловых насосов, то он находится на стадии раннего зарождения. Ключевым фактором становится рост стоимости энергоресурсов. Вопрос снижения эксплуатационных затрат - ключевой фактор, который в обязательном порядке обговаривается управленческим составом и происходит поиск альтернативы.

Для компаний с иностранным капиталом в Украине внедрение таких, назовем их «альтернативными вариантами» является нормой. При этом основное требование к эффективности «внедрений», - окупаемость не должна превышать трех лет…

Украинские же владельцы компаний, за частую, не полностью владеют информацией о возможностях внедрения таких систем.

Компаний, у которых есть опыт виденья наиболее эффективных систем снижения затрат для предприятий промышленного рынка, не так много. По-этому одним из первых шагов есть консолидация таких компаний и донесение до предприятий информации о возможностях ощутимой экономии. При этом акцентировать, что используются уже существующие ресурсы (а, как правило, это просто «продукты» утилизации в процессе производства) предприятий! Внедрение же таких технологий – бесспорное конкурентное преимущество. Конечно при условии грамотного инженерного решения и его не менее грамотной технической реализации.

Наиболее актуальные, с нашей точки зрения, варианты внедрения систем:

1. Использование низкопотенциального тепла грунтовых вод в качестве источника для теплового насоса.

Офисное здание (г.Киев).

Тепловая мощность установленного оборудования: 360 кВт.

Реконструкция существующей системы отопления / холодоснабжения.

Источник:

• 4 водозаборных скважин;
• 4 сбросных скважин.

Режимы работы оборудования теплового насоса: отопление и охлаждение.

Окупаемость проекта: 2,4 года.

2. Один из примеров использования низкопотенциального тепла холодильных централей в гипермаркетах.

Возможность использования низкопотенциального тепла магистралей холодильных машин для отопления и приготовления горячей воды на объекте: на примере гипермаркета.

Приводится часть переписки и принятого (проектного) решения:

Согласно полученных данных, и озвученного предварительного технического задания. Использование температуры перегрева средне температурной и низко температурной централей холодильных машин. А именно (исходные данные озвученные представителем эксплуатирующей организации): температурный режим хладагента: +70°С - +42°С по средне температурной централи и от +80°С - +45°С по низко температурной централи. Потенциал съема низкопотенциального тепла: по низко температурной централи - 25 кВт и по высоко температурной централи - 86 кВт.

Согласно Вашего расчета - установленные теплообменные аппараты (фреон-вода) на централях дают возможность на прямую нагревать теплоноситель (вода) от +39°С до + 60°С.

Опыт внедрения таких систем (прямого съема тепла с линий нагнетания и передачи в централи отопления и горячего водоснабжения) на маркетах Novus и ЭкоМаркет показывает существенную ограниченность температуры теплоносителя получаемого после такой системы:

При положительных температурах наружного воздуха в теплый период года и межсезонье, и наличии больших теплопритоков в торговом холодильном оборудовании - эффективность и целесообразность применения такой схемы не вызывает сомнения.

При понижении наружной температуры ниже 0°С градусов и снижении теплопритоков в торговом холодильном оборудовании - данная схема отбора тепла позволяет догревать воду в стационарном режиме до температуры +32°С - +35°С, в накопительном режиме до температуры: +40°С - 45°С. При понижении температуры наружного воздуха ниже -10°С эффективность такой системы равна нулю, из-за малой производительности холодильной централи. В это время воду приходится догревать (фактически полностью нагревать) тэнами (пример, НОВУС по ул. Стеценка , г. Киев). Кроме того, в отдельных случаях при нерегулируемом отборе тепла возникали аварийные режимы работы для холодильных систем.

Решение:

Ввиду этого, для полноценного (постоянного), эффективного и безопасного использования указанного низкопотенциального источника предложено использовать систему трансформации тепла (термотрансформатор). А именно, существующие теплообменные аппараты использовать как испаритель системы трансформации тепла, дальнейшее повышение температуры происходит путем передачи этого тепла в систему теплотрансформатора и повышения ее путем компрессионного сжатия (на выходе) и отбором тепла (до +65°С) на втором (дополнительном) теплообменном аппарате. Тепло в дальнейшем передается на накопительную емкость (для корректной работы рассматриваемой системы необходим накопитель тепла 2 м.куб.). Из накопителя, в дальнейшем, теплоноситель раздается к потребителям.

Предварительный коэффициент трансформации: 4,4-4,7. То-есть на 1 кВт эл. мощности мы получаем 4,4-4,7 кВт тепловой мощности. Или для получения, к примеру, - 105 кВт тепловой мощности, мы затрачиваем от 22 до 24 кВт электричества. Что в 4,3 -4,7 раза эффективней прямого электрического нагрева (электрические котлы, Тэны) или нагрева оборудованием использующего в качестве ресурса газ (для получения 105 кВт тепловой энергии необходимо сжечь 14 м.куб газа).

Как пример, при использовании 105 кВт тепловой энергии в 12 часовом режиме на протяжении года:

459 900 кВт*часов тепловой энергии в год. Для их получения энергетические затраты:

• газовый котел: 61 320 м.куб. газа за год или в денежном эквиваленте: 367 920,00 грн. за год. (принятый тариф 1 м.куб. (с транспортировкой) 6 грн.);
• эл.котел: 459 900,00 кВт эл. энергии за год или в денежном эквиваленте : 616 216,00 грн. за год (принятый тариф электроэнергии 1 кВт*час = 1,34 грн.);
• термотрансформатор: 97 851- 104 522 кВт эл. энергии за год или в денежном эквиваленте: 131 120,34 грн. – 140 059,48 грн. за год (принятый тариф электроэнергии 1 кВт*час = 1,34 грн.).

Инвестиции: 574 000,00 грн.

Принципиальная схема решения:

3. Проектное решение: Утилизация сбросного тепла ТЭЦ.

Использования сбросного низкопотенциального тепла ТЭЦ для нужд отопления и горячего водоснабжения возможно за счет использования теплогенераторов на базе тепловых насосов.

Как пример рассмотрим реконструированную ТЭЦ мощностью генерации 12 МВт. Котлы данной ТЭЦ работают на биомассе. Данное топливо позволяет производить энергию с нейтральным уровнем эмиссии двуокиси углерода. Согласно технического проекта, часть пара высокого давления подаётся на два турбогенератора, мощностью 6 МВт каждый, другая часть пара в виде тепловой энергии и горячей воды подаётся через систему централизованного теплоснабжения коммунального сектора и промышленным предприятиям города.

Вторым этапом модернизации ТЕЦ предлагается внедрить систему рекуперации сбросного низкопотенциального тепла. Для этого из магистрали охлаждения конденсатора турбины вода с температурными параметрами +40°С подается на тепловой насос мощностью 1 МВт, где охлаждается до +20°С. Далее тепловой насос преобразовывает полученное тепло в высокопотенциальное и нагревает оборотную воду сети с +40°С до +60°С. Нагретая вода, в последствии подается на основной теплообменник нагрева сетевой воды. Таким образом, тепловая энергия, которая рассеивалась на градирне при охлаждении конденсатора турбины, попадает в сеть городского теплоснабжения.

Просчет экономического эффекта от внедрения утилизатора тепла на базе теплового насоса.

• Стоимость установки теплоутилизатора 5 000 000 грн.;
• Стоимость 1 Гкал тепла для городской сети 1700 грн.;
• Стоимость 1 кВт∙час электроэнергии 2,56 грн.;
• Расходы на техническое обслуживание теплоутилизатора 250 000 грн./год.

Коэффициент преобразования утилизатора тепла на базе теплового насоса составляет СОР=4,8 , то есть на 1 кВт∙час электроэнергии вырабатывается 4,8 кВт∙час (0,0039 Гкал) тепловой энергии.

За год теплоутилизатор вырабатывает 6190 Гкал, при этом потребляет электроэнергии 1500 МВт∙час электроэнергии. Соответственно годовая экономия составляет: Е = 6 190 Гкалл ∙ 1 700 грн./Гкалл – 1 500 000 кВт∙час ∙ 2,56 грн./ кВт∙час – 250 000 грн. = 6 433 000 грн.

Таким образов, годовая экономия от внедрения теплоутилизатора на базе теплового насоса составляет 6 433 000 грн. С учетом первоначальной стоимости данной установки простой срок окупаемости составляет 1 год.

Принципиальная схема решения:

Правила использования материалов сайта