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
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)