 |
Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции "Энергоресурсосбережение в строительстве и жилищно-коммунальном комплексе"-2003 (Ярославль, 1 - 2 октября 2003 г.):
Опыт использования тепловых насосов в системах теплоснабжения Ярославской области
Костылев Владимир Федотович, заместитель начальника ФГУ "Управление Госэнергонадзора по Верхне-Волжскому региону", к.т.н. (Ярославль)
Одной из важнейших задач, решаемых Госэнергонадзором, является контроль за рациональным и эффективным использованием топливно-энергетических ресурсов на всех стадиях их производства, транспортировки и потребления. Именно в свете решения этой задачи приобретался опыт использования тепловых насосов в системах теплоснабжения Ярославской области.
В начале отопительного сезона 1998–1999 годов в деревне Филиппово Любимского муниципального округа Ярославской области для теплоснабжения общеобразовательной средней школы была введена в строй первая в области теплонасосная установка. И хотя эта установка в большей степени носила экспериментальный характер, Госэнергонадзор активно поддержал это начинание.
Эта поддержка в первую очередь объясняется тем, что первоначально для отопления здания школы, расчетные теплопотери которого составляют 130 кВт, предполагался электрообогрев с помощью котлов типа ЭПЗ-100, а подведенная к школе электрическая мощность не достигала и 100 кВт. Кроме того, следует всегда помнить, что на производство и транспортировку каждого киловатта электроэнергии, превращаемой тем или иным способом в тепловую энергию, уже затрачено четыре киловатта теплотворной способности органического топлива. Природного газа в селе нет.
Строительство угольной или дизельной котельной экономически было бы более выгодно, но с экологической точки зрения существенно проигрывало. Поэтому технико-экономическое обоснование использования ТНУ рассматривалось лишь в сравнении с чисто электрической котельной (типовой проект 903-1251.87). Затраты определялись с возможностью использования максимальных мощностей по ночному тарифу. Нормативный срок эксплуатации оборудования принимался 25 лет. Наиболее приемлемой оказалась комбинированная схема ТНУ с электронагревателями со следующим алгоритмом работы оборудования в течение отопительного периода по мере возрастания нагрузки на систему отопления:
- тепловые насосы на ночном тарифе;
- тепловые насосы и электронагреватели на ночном тарифе;
- тепловые насосы на ночном и дневном тарифе, электронагреватели на ночном тарифе;
- тепловые насосы и электронагреватели на ночном и дневном тарифе.
По мере снижения нагрузки оборудование отключается в обратной последовательности. Расчеты показали, что, несмотря на высокие капитальные затраты ТНУ (в три с лишним раза превышавшие затраты на устройство чисто электрической котельной), себестоимость одной гигакаллории отпущенного с ТНУ тепла должны быть на 100 рублей меньше, чем с электрокотельной: 388 и 482 соответственно.
В этих условиях было интересно получить первый в Ярославле опыт теплоснабжения с помощью ТНУ. Интерес подогревался тем, что поблизости не было традиционных низкопотенциальных источников теплоты, таких как теплые сточные воды, большие водоемы. Пришлось использовать грунт поверхностных слоев Земли.
Такой опыт имело ОАО "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ", которое и разработало технологию теплоснабжения филипповской школы. Уже тогда было известно, что для расположенных на поверхности грунтовых теплообменников требуется достаточно большая площадь поверхности, оцениваемая примерно в 20–30 кв. м на каждый киловатт теплопотребления. С учетом этого было принято решение об использовании подземного тепла с помощью вертикальных грунтовых теплообменников. Такая технология известна как "неглубокая геотермия", хотя скважины достигают глубины 100 метров. В нашем случае глубина скважин составила 40 метров.
Теплонасосное оборудование с учетом передового отечественного и зарубежного опыта было изготовлено и смонтировано ФГУП "Рыбинский завод приборостроения".
Опыт эксплуатации ТНУ Филипповской школы в течение четырех отопительных сезонов позволяет констатировать, что в области создан принципиально новый экологически чистый источник тепловой энергии. Достигнут коэффициент трансформации порядка трех. Это значит, что каждый киловатт затраченной электроэнергии принес три киловатта тепловой энергии, т.е. 300% КПД установки. Правда, помня, что в одном киловатте электроэнергии уже сидит 4 кВт теплотворной способности органического топлива, мы должны признать, что интегральный КПД составил лишь 75%. Другими словами, по эффективности использования топлива мы пока на уровне каменно-угольной котельной, которая хотя и коптит, но существенно дешевле. К тому же и уголь-то для муниципалов почти бесплатный.
Наверное, этим можно объяснить тот факт, что построенная вскоре после Филипповской ТНУ села Троицы того же Любимского МО так и не работает, а такая же школа отапливается от угольной котельной. А глава администрации Любимского МО - пионер внедрения ТНУ в Ярославской области теперь категорически против строительства новых ТНУ.
Наверное, этим можно объяснить тот факт, что вместо запланированных ТНУ в селе Середа Даниловского МО и селе Рязанцево Переславского МО, также как и ТНУ с. Троицы вошедшие в перечень мероприятий федеральной целевой программы "Энергоэффективная экономика" на 2002–2005 годы и на перспективу до 2010 года, были заменены обычными отопительными котельными.
Кстати, этой программой на сооружение теплонасосных систем по всей России запланировано всего 744 тыс. рублей, в том числе из федерального бюджета — 36 тыс. рублей. К примеру, капитальные затраты Филипповской ТНУ составили свыше миллиона рублей в ценах 1999 года. Умножьте на инфляционный коэффициент!
Высокая стоимость и низкий коэффициент трансформации — вот два камня преткновения на пути широкого внедрения ТНУ. Для повышения конкурентоспособности в сравнении с другими теплоисточниками коэффициент трансформации ТНУ не должен быть меньше четырех. Анализ термодинамического цикла и богатый зарубежный опыт использования ТНУ показывают, что такого коэффициента при отрицательных температурах теплового источника низкого потенциала не достичь.
Устойчивый четырехкратный теплосъем на единицу затраченной электрической мощности при температуре греющего теплоносителя порядка 40–50 градусов по Цельсию, пригодного для отопления, начинается при температуре теплоносителя низкого потенциала не ниже 10 градусов выше нуля. Это означает, что сама идея "неглубокой геотермии" в наших широтах обречена на провал.
Именно для выхода из этого тупика на водозаборе г. Переславля-Залесского начато строительство ТНУ с использованием теплоты перекачиваемой воды. В объект вложено уже больше двух миллионов рублей, а до пуска еще далеко. Опять реальные затраты существенно превышают благие пожелания энтузиастов этого в общем-то хорошего дела. Найти ему надо только правильное приложение, может быть, дополнив новыми функциями. Скажем, объединив теплоснабжение с кондиционированием или хладопроизводительностью для производственных целей. Но это уже тема для другого выступления.
|
|
|
