ОБЗОР ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ В РОССИИ

ОБЗОР ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ В РОССИИ

Авторы публикации

Рубрика

Энергетика

Просмотры

89

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 40 (190), Октябрь ‘24

Дата публикации 10.10.2024

Поделиться

Использование альтернативных источников энергии в современной промышленности преследует несколько целей, среди которых ключевым аспектом является сокращение потребления ископаемого топлива для производства тепла и электроэнергии. Ещё одной важной целью является улучшение экологической ситуации в мире за счёт снижения уровня вредных выбросов, возникающих при сжигании определённых видов топлива, через внедрение альтернативных систем, таких как тепловые насосы.

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ В РОССИИ

Одним из путей решения проблем энергосбережения и повышения энергоэффективности является использование теплонасосных установок (ТНУ). В настоящее время применение современного оборудования КИПиА и автоматизированных систем управления (АСУ ТП) даёт возможность интегрирования ТНУ в существующие системы энергоснабжения без переквалификации и увеличения численности эксплуатирующего персонала. Данные особенности ТНУ снижают эксплуатационные затраты.

В настоящее время в России ТНУ внесены в «Перечень объектов и технологий, которые относятся к объектам и технологиям высокой энергетической эффективности», утверждённого Постановлением Правительства РФ от 17.06.2015 №600. Такой перечень даёт некоторые преимущества в плане льгот для налогоплательщиков, имеющих на своём балансе основные средства, относящиеся к объектам с высокой энергетической эффективностью [3].

Географическое расположение объектов на территории России, к которым подключены ТНУ, играет немаловажную роль. В южных регионах страны ТНУ может рассматриваться в качестве основного источника тепловой энергии, что обусловлено климатическими условиями (теплыми зимами). В северных областях ТНУ может использоваться как дополнение к децентрализованному теплоснабжению, учитывая продолжительный отопительный сезон и низкие температуры наружного воздуха [3]. Для использования ТНУ в централизованном теплоснабжении разработан проект, работающий по схеме «ТЭЦ-местные тепловые насосы» [1]. В ней предусмотрен комбинированный тепловой насос, получающий теплоту от обратной сетевой воды части здания и теплоту от окружающего воздуха для отопления другой части здания в отопительный период.

Основными проблемами эксплуатации ТНУ в РФ являются:

  • Малое количество специалистов, которые могут выполнить корректные расчёты проекта. Причина этому – снижение уровня инженерно-технической подготовки специалистов [3].
  • Отсутствие корректной информации по альтернативным (возобновляемым) источникам энергии, вследствие чего происходит замедление развитие рынка в этой сфере [4].
  • Производительность ТНУ не даёт возможности эксплуатации как основного источника по выработке теплоты, поэтому их использование рассматривается в качестве дополнительных источников, которые компенсируют часть затрат на использование ископаемого топлива [2].

ТИПЫ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

В настоящее время основными типами тепловых насосов являются: парокомпрессионные ТНУ (ПКТНУ) и абсорбционные ТНУ (АТНУ). Парокомпрессионные насосы функционируют на основе механического принципа сжатия и расширения рабочего тела. В этом процессе применяются рабочие тела, способные изменять своё агрегатное состояние за счёт подачи и отвода тепла в изотермических условиях или условиях, близких к ним. Абсорбционные ТНУ способны менять агрегатное состояние рабочего тела при помощи как прямого, так и обратного термодинамического цикла. У данных установок в процессе эксплуатации имеются свои типы потребления энергии: ПКТНУ потребляют механическую энергию, АТНУ – тепловую энергию [5].  

ПРИМЕНЕНИЕ ТНУ НА ОБЪЕКТАХ  В РОССИИ

На сегодняшний день ТНУ приобретают более значимую позицию в системах теплоснабжения. На территории России ПКТН находят широкое применение в индивидуальном и коммерческом строительстве, данные по некоторым объектам приведены в таблице 1 [7],[8].

Таблица 1.

Ряд объектов эксплуатирующих ТНУ (ПКТН)

Объект

Местоположение

Год ввода в эксплуатацию

Мощность

Источник низкопотенциальной тепловой энергии

Гостиничный комплекс «Гамма»

Краснодарский край, п. Ольгинка

2008 г.

1 МВт

Грунтовая вода из скважин

Многофункциональный комплекс торговый центр «Квартал»

Краснодарский край, г. Сочи

2014 г.

1,4 МВт

Грунтовая вода из скважин

Туристический центр «Арт Ап Сити»

Краснодарский край, п. Красная поляна

2013 г.

1,3 МВт

Грунтовая вода из скважин

Санаторий «Белая Русь»

Краснодарский край, п. Майский

1994 г.

3,5 МВт

Вода из Чёрного моря

Гостиница «Парк отель»

Краснодарский край, г. Краснодар

2012 г.

0,350 МВт

Грунтовая вода из скважин

ТЦ «Квартал»

Краснодарский край, г. Сочи

2014 г.

1,4 МВт

Грунтовая вода из скважин

ТЦ «Декатлон»

Московская область, г. Москва

2018 г.

0,75 МВт

Грунт - вода

ЖК «Сосновый бор»

Краснодарский край, г. Сочи

2021 г.

0,55 МВт

Воздух - вода

АпартОтель «Mirror»

Краснодарский край, г. Сочи

2021 г.

0,88 МВт

Воздух - вода

Отель «7 киппарисов»

Республика Абхазия, г. Гагра

2022 г.

0,11 МВт

Воздух - вода

 

У АТНУ путь развития начался с промышленного сектора, где есть источники высокотемпературной тепловой энергии (ВПТ) и необходимость в охлаждении технологических процессов [3]. Перечень промышленных объектов, на которых применены АТНУ (АКТН) приведены в таблице 2 [6].

Таблица 2.

Ряд объектов эксплуатирующих АТНУ

Объект

Местоположение

Год ввода в эксплуатацию

Мощность

Назначение холодильной станции (АТНУ)

ОАО «Тулачермет»

Тульская область, г. Тула

2004 г.

3,5 МВт

Охлаждение электролита

ОАО «Уфимский нефтеперерабатывающий завод»

Республика Башкортостан, г. Уфа

-

4,5 МВт

Охлаждения тех. воды в производстве дифенилол- пропана

ООО «Сельхозпроминвест»

Краснодарский край, станица Ярославская

-

4,7 МВт

Тепловые насосы в тепличном

комплексе

ОАО «Томскнефтехим»

Томская область, г. Томск

2006-2007 г.

3 МВт

Производство полиэтилена

ОАО «Нефтехимсэвилен»

Республика Татарстан, г. Казань

2006-2007 г.

6,85 МВт

Производство сэвилена

 

В России в настоящее время функционирует несколько тысяч теплонасосных установок различных схем и мощностей, варьирующихся от 5 кВт до 10 МВт. Некоторые из этих установок эксплуатируются с начала 1990-х годов, однако особенно активно теплонасосные технологии начали внедряться в последние десять лет. Это связано с увеличением цен на энергоресурсы и развитием рыночных отношений в экономике. В данный момент в России производство ТНУ ограничено, есть несколько предприятий, изготавливающих ТНУ на основе деталей, которые можно найти на рынке. Такие предприятия располагаются в Новосибирске и Красноярске [8]. На текущий момент приобретение комплектующих для ТНУ происходит из-за границы, этим и объясняется зависимость развития технологии геотермальной энергетики в России.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В России присутствует государственная поддержка развития рынка теплонасосных установок, заключающаяся в создании льгот для налогоплательщиков, использующих ТНУ. Возможность использования ТНУ в России имеет большой потенциал, как в промышленном секторе, так и в коммерческом. В настоящее время российский рынок геотермальных тепловых насосов представлен в основном зарубежной продукцией и лишь небольшим количеством российских предприятий. Развитие ТНУ как геотермальной энергетики осложнено малым уровнем инженерно-технической подготовки как специалистов, так и расчётных методик. Объекты, использующие подобные геотермальные установки, получают экономию в плане затрат на ископаемое топливо, подобный эффект  приводит к сокращению потребления ископаемого топлива и, соответственно, к снижению выбросов в атмосферу.

Список литературы

  1. Шит М.Л., Журавлев А.А. Институт энергетики, Кишинев, Республика Молдова. Суворов Д. М., Сущих В.М. Вятский государственный университет, Киров, Российская Федерация. «Комбинированная система теплоснабжения с ТЭЦ и локальными тепловыми насосами». С. 81-93. (дата обращения 07.10.2024)
  2. Гурбанов Б., Сарыев С., Оразов А., Государственный энергетический институт Туркменистана, г. Мары, «Анализ эффективности использования тепловых насосов в централизованных системах гвс». С. 54-58. (Дата обращения 07.10.2024)
  3. Баграмов Г.М., Луканин П.В., Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, Высшая школа технологии и энергетики, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация «Анализ современных тенденций применения тепловых насосов в России». С. 120-128. (Дата обращения 08.10.2024)
  4. Полозкова А.П., ФГБОУ ВО «Омский государственный университет путей сообщения», г. Омск., «Оценка применения (воздушного) теплового насоса для теплоснабжения». С. 34-36. (Дата обращения 08.10.2024)
  5. Скидан А.А., Колесов И.Н., Богачева А.Э., Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, «Основные типы тепловых насосов и условия их эксплуатации». С. 445-447. (Дата обращения 08.10.2024)
  6. Горшков В.Г., Паздников А.Г., Мухин Д.Г. Институт теплофизики СО РАН, ООО «ОКБ Теплосибмаш», г. Новосибирск, Севастьянов Р.В. ОАО «Уфимский нефтеперерабатывающий завод», [Электронный ресурс]: статья / «Промышленный опыт и перспективы использования отечественных абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин и тепловых насосов нового поколения»: [сайт]. – Режим доступа: http://teplosibmash.ru/articles/%20id/11/numpage/2/ (дата обращения: 08.10.2024)
  7. Захарова Н. Архитектура Сочи [Электронный ресурс]: статья «Тепловые насосы большой мощности на юге России». [сайт] - https://arch-sochi.ru/2017/05/teplovyie-nasosyi-bolshoy-moshhnosti-na-yuge-rossii/ (Дата обращения 08.10.2024)
  8. Прокопьев Ю. Интернет-портал Российская газета [Электронный ресурс]: статья «Почему тепловые насосы почти не используются». [сайт] - https://rg.ru/2024/02/20/reg-sibfo/kotelnaia-pod-zemlej.html (Дата обращения 09.10.2024)
Справка о публикации и препринт статьи
предоставляется сразу после оплаты
Прием материалов
c по
Осталось 5 дней до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary
Публикация за 24 часа
Узнать подробнее
Акция
Cкидка 20% на размещение статьи, начиная со второй
Бонусная программа
Узнать подробнее