ОБЗОР ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ В РОССИИ

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)

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

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.