Ринок теплових насосів для промисловості України

Теплові насоси в Україні здебільше це приватні забудовники. Якщо ж вдаватися у подробиці і торкнутися ринка промислових систем теплових насосів, то він знаходиться на стадії раннього зародження. Ключовим чинником стає зростання вартості енергоресурсів. Питання зниження експлуатаційних витрат - ключовий чинник, який в обов'язковому порядку обговорюється управлінським складом і відбувається пошук альтернативи.

Для компаній з іноземним капіталом в Україні впровадження таких, назвемо їх «альтернативними варіантами» є нормою. При цьому основна вимога до ефективності «впроваджень», - окупність не повинна перевищувати трьох років…

Українські ж власники компаній, за часту, не повністю володють інформацією про можливості впровадження таких систем.

Компаній, у яких є досвід бачення найбільш ефективних систем зниження витрат для підприємств промислового ринку, не так багато. Тому одним з перших кроків є консолідація таких компаній і донесення до підприємств інформації про можливості відчутної економії. При цьому акцентувати, що використовуються вже наявні ресурси (а, як правило, це просто «продукти» утилізації в процесі виробництва) підприємств! Впровадження таких технологій – незаперечна конкурентна перевага. Звичайно за умови грамотного інженерного рішення і його не менш грамотної технічної реалізації.

Найбільш актуальні, з нашої точки зору, варіанти впровадження систем:

1. Використання низькопотенційного тепла грунтових вод в якості джерела для теплового насосу.

Офісна будівля (м. Київ).

Теплова потужність встановленого обладнання: 360 кВт.

Реконструкція існуючої системи опалення / холодопостачання.

Джерело:

• 4 водозабірних свердловин;
• 4 скидних свердловин.

Режими роботи обладнання теплового насосу: опалення та охолодження.

Окупність проекту: 2,4 років.

2. Один з прикладів використання низькопотенційного тепла холодильних централей в гіпермаркетах.

Можливість використання низькопотенційного тепла магістралей холодильних машин для опалення і приготування гарячої води на об'єкті: на прикладі гіпермаркету.

Надається частина листування і прийнятого (проектного) рішення:

Згідно отриманих даних, і озвученого попереднього технічного завдання. Використання температури перегріву середньо температурної і низько температурної централей холодильних машин. А саме вихідні дані озвучені представником експлуатуючої організації): температурний режим теплоносія: +70°С - +42°C середньо температурної централі і +80°C - +45°C низько температурної централі. Потенціал знімання низькопотенційного тепла: з низько температурної централі - 25 кВт і з високо температурної централі - 86 кВт.

Відповідно Вашого розрахунку - встановлені теплообмінні апарати (фреон-вода) на централях дають можливість прямо нагрівати теплоносій (вода) від +39°С до + 60°C

Досвід впровадження таких систем (прямого отримання тепла з ліній нагнітання і передачі в централі опалення та гарячого водопостачання) на маркетах Novus і Екомаркет показує істотну обмеженість температури теплоносія одержуваного після такої системи:

При позитивних температурах зовнішнього повітря у теплий період року і міжсезоння, та наявності великих теплопритоків в торговому холодильному обладнанні - ефективність і доцільність застосування такої схеми не викликає сумніву.

При зниженні зовнішньої температури нижче 0°С градусів і зниження теплопритоків у торговому холодильному обладнанні - дана схема відбору тепла дозволяє догрівати воду у стаціонарному режимі до температури +32°С - +35°С, у накопичувальному режимі до температури: +40°С - 45°С. При зниженні температури зовнішнього повітря нижче -10°С ефективність такої системи дорівнює нулю з-за малої продуктивності холодильної централі. В цей час воду доводиться догрівати (фактично повністю нагрівати) тенами (приклад, НОВУС по вул. Стеценка , м. Київ). Крім того, в окремих випадках при нерегульованому відборі тепла виникали аварійні режими роботи для холодильних систем.

Рішення:

Зважаючи на це, для повноцінного (постійного), ефективного і безпечного використання зазначеного низькопотенційного джерела запропоновано використовувати систему трансформації тепла (термотрансформаторів). А саме, існуючі теплообмінні апарати використовувати як випарники системи трансформації тепла, подальше підвищення температури відбувається шляхом передачі тепла у систему теплотрансформаторів і підвищення її шляхом компресійного стиснення (на виході) і відбором тепла (до +65°С) на другому (додатковому) теплообмінному апараті. Тепло в подальшому передається до накопичувальній ємністі (для коректної роботи даної системи необхідний накопичувач тепла 2 м. куб.). З накопичувача, в подальшому, теплоносій йде до споживачів.

Попередній коефіцієнт трансформації: 4,4-4,7. Тобто на 1 кВт ел. потужності ми отримуємо 4,4-4,7 кВт теплової потужності. Або для отримання, наприклад, - 105 кВт теплової потужності, ми витрачаємо від 22 до 24 кВт електрики. Що в 4,3 -4,7 рази ефективніше прямого електричного нагріву (електричні котли, Тени) або нагрівання обладнанням, що використовує в якості ресурсу газ (для отримання 105 кВт теплової енергії необхідно спалити 14 м. куб газу).

Як приклад, при використанні 105 кВт теплової енергії при 12 годинном режимі протягом року:

459 900 кВт*год теплової енергії за рік. Для їх одержання енергетичні витрати:

• газовий котел: 61 320 м. куб. газу за рік або в грошовому еквіваленті: 367 920,00 грн. за рік. (прийнятий тариф 1 м. куб. (з транспортуванням) 6 грн.);
• ел.котел: 459 900,00 кВт ел. енергії за рік або в грошовому еквіваленті : 616 216,00 грн. за рік (прийнятий тариф електроенергії 1 кВт*год = 1,34 грн.);
• термотрансформатор: 97 851 - 104 522 кВт ел. енергії за рік або в грошовому еквіваленті: 131 120,34 грн. – 140 059,48 грн. за рік (прийнятий тариф електроенергії 1 кВт*год = 1,34 грн.).

Інвестиції: 574 000,00 грн.

Принципова схема рішення:

3. Проектне рішення: Утилізація скидного тепла ТЕЦ.

Використання скидного низькопотенційного тепла ТЕЦ для потреб опалення та гарячого водопостачання, можливо за рахунок використання теплогенераторів на базі теплових насосів.

Як приклад розглянемо реконструйовану ТЕЦ потужністю генерації 12 МВт. Котли даної ТЕЦ працюють на біомасі. Дане паливо дозволяє виробляти енергію з нейтральним рівнем емісії двоокису вуглецю. Відповідно до технічного проекту, частина пари високого тиску подається на два турбогенератора потужністю 6 МВт кожен, інша частина пару у вигляді теплової енергії та гарячої води подається через системи централізованого теплопостачання комунального сектору та промисловим підприємствам міста.

Другим етапом модернізації ТЕЦ пропонується впровадити систему рекуперації скидного низькопотенційного тепла. Для цього з магістралі охолодження конденсатору турбіни вода з температурними параметрами +40°С подається на тепловий насос потужністю 1 МВт, де охолоджується до +20°C. Далі тепловий насос перетворює отримане тепло у високопотенційне і нагріває оборотну воду мережі з +40°С до +60°С. Нагріта вода далі подається на основний теплообмінник нагріву мережевої води. Таким чином, теплова енергія, яка викидалася на градирні при охолодженні конденсатору турбіни, потрапляє в мережу міського теплопостачання.

Розрахунок економічного ефекту від впровадження утилізатора тепла на базі теплового насосу.

• Вартість встановлення теплоутилізаторів 5 000 000 грн.;
• Вартість 1 Гкал тепла для міської мережі 1700 грн.;
• Вартість 1 кВт∙год електроенергії 2,56 грн.;
• Витрати на технічне обслуговування теплоутилізаторів 250 000 грн./рік.

Коефіцієнт перетворення утилізатора тепла на базі теплового насосу становить СОР=4,8, тобто на 1 кВт∙год електроенергії виробляється 4,8 кВт∙год (0,0039 Гкал) теплової енергії.

За рік теплоутилізатор виробляє 6190 Гкал, при цьому споживає електроенергії 1500 МВт∙год електроенергії. Відповідно річна економія становить: Е = 6 190 Гкал ∙ 1 700 грн./Гкал – 1 500 000 кВт∙год ∙ 2,56 грн./ кВт∙год – 250 000 грн. = 6 433 000 грн.

Таким чином, річна економія від впровадження теплоутилізаторів на базі теплового насосу становить 6 433 000 грн. З урахуванням первісної вартості даної установки простий термін окупності становить 1 рік.

Принципова схема рішення:

Правила використання матеріалів сайту