Применение теплонасосных установок в системах теплоснабжения ЖКХ

   Якшин С.С.

     Научный руководитель: док.техн. наук, проф.                                                 Кущев Л.А.       Белгородский государственный технологический                                   университет им. В.Г. Шухова

ПРИМЕНЕНИЕ ТНУ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЖКХ.

Система теплоснабжения  ЖКХ России дорого обходится  потребителям тепла и ГВС. Посмотрев на стандартную российскую платежку за услуги ЖКХ, мы видим что: около 40% - это оплата услуг отопления, одна треть - содержание и ремонт; одна четвертая часть - прочие услуги, в том числе холодное и горячее водоснабжение (ГВС). Таким образом, в итоге получаем  - тепло и ГВС это больше половины счета за ЖКХ любого россиянина[1].

Российский рынок тепла крупнейший в мире. Каждый житель страны платит за отопление одного метра квадратного жилья в среднем 290 рублей в год. На языке отрасли - тепло обходится в 1120 руб./Гкал. По России единого тарифа на отопление не существует, каждый регион устанавливает его самостоятельно, хотя, при этом, учитывается рекомендуемый Федеральной службой по тарифам рост оплаты за тепловую энергию.

Во всем мире активно ведутся исследования по применению альтернативных источников теплоснабжения и в частности теплонасосных установок. Рассмотрим применение теплонасосных установок в системах ЖКХ.  

Теплонасосная установка (ТНУ) – это устройство для передачи внутренней энергии от энергоносителя с низкой температурой к энергоносителю с высокой температурой при затратах механической или электрической энергии. Оно экологически чисто, так как работает без сжигания топлива и не производит вредных выбросов в атмосферу, а так же чрезвычайно экономично. Энергетическая эффективность применение теплонасосных установок зависит от температуры низкопотенциального источника и будет тем выше, чем более высокую температуру он будет иметь. Применение тепловых насосов различной тепловой мощности является принципиально новым решением проблем теплоснабжения и позволяет в зависимости от сезонности и условия работы достигать максимальной эффективности в их работе[2]. Принципиальная схема теплонасосной установки представлена на рис. 1.

[pic 1]

Рис. 1. Принципиальная схема ТНУ.

Для работы теплонасосной установки используются различные источники низкопотенциальной тепловой энергии (воздух, грунт, грунтовые и сбросные воды и др.).

- источник тепла – воздух – для получения тепла из окружающего воздуха необходимы лишь соответствующие системы подачи наружного воздуха. Нагретый воздух в вычислительных и торговых центрах так же может быть использован для работы ТНУ в течении всего года;

- источник тепла – грунт – в земле на определенной глубине практически круглый год сохраняется неизменная температура, обычно 8-10 °C. Поэтому можно снабжать дом теплом с помощью только теплового насоса. Тепло берется от земли посредством теплоносителя;

- источник тепла – грунтовые воды – в грунтовых водах тепло еще лучше сохраняет неизменную температуру: она здесь практически круглый год держится на уровне  8-10 °C. По этой причине работающие с грунтовыми водами тепловые насосы демонстрируют наивысшую эффективность и  лучше всего подходят для эксплуатации в отопительном режиме.

- источник тепла – нагретые воды – температура сточных и сбросных вод составляет 20-30 °C и изменяется в малых пределах в течении года. Активно этот источник низкопотенциальной тепловой энергии используется в городах – миллионниках, особенно город Москва. При использовании теплонасосной установки, можно получить 5-6 кВт-ч утилизированной тепловой энергии[3,4].

Основное применение в настоящее время находят два типа теплонасосных установок:

- компрессионные – для теплоснабжения отдельных зданий или групп зданий, а также для теплоснабжения и горячего водоснабжения отдельных промышленных цехов или установок;

- термоэлектрические – для теплоснабжения отдельных помещений или небольших зданий.

Принцип работы теплонасосной установки заключается в следующем. Тепловые насосы используют тепло из воздуха, из грунта или из грунтовых вод. Для получения тепла необходима энергия, чаще всего – электроэнергия. Температура, которая нам кажется прохладной для теплового насоса уже теплая. Насосы в состоянии забирать тепло даже при относительно низких температурах, например 0 °C, 5 °C, 10 °C, и использовать его для отопления жилища.