Практическое применение энергосберегающих технологий в системах вентиляции и кондиционирования
Достаточно высокие цены на электроэнергию требуют значительных материальных затрат и имеют постоянную тенденцию к росту. Чтобы обеспечить максимальный комфорт при минимальных затратах энергии, нужны эффективные энергосберегающие решения. При этом очень важно, чтобы оборудование кондиционирования и вентиляции эксплуатировалось рационально, а помещение было надежно защищено от излишних теплопоступлений и теплопотерь. Одним из основных подходов к снижению материальных издержек, связанных с комфортным микроклиматом помещений, является применение тепловых насосов.
Тепловые насосы представляют собой компактные агрегаты, конструктивно аналогичные холодильным машинам. Основные их элементы — компрессор, испаритель, конденсатор, терморегулирующий вентиль. Может присутствовать микропроцессор, управляющий режимом работы установки. Тепловой насос совместно с гидравлической обвязкой (насосами, теплообменниками, запорной арматурой) иногда называют теплонасосной установкой (ТНУ).
Тепловой насос связан с источником низкопотенциальной теплоты (ИНТ) через испаритель и потребителем высокотемпературной теплоты (ПВТ) — через конденсатор. Между испарителем и конденсатором циркулирует хладагент. При осуществлении обратного термодинамического цикла хладагент переносит тепло от ИНТ к ПВТ. При этом необходимо затратить электроэнергию на привод компрессора. Здесь кроется главное достоинство теплового насоса: на 1 кВт затраченной электрической энергии можно получить более 2.5 кВт тепловой энергии (переданной ПВТ).
За счет преобразования низкопотенциальной теплоты вторичных ресурсов и природных источников в теплоту потребительских параметров тепловые насосы позволяют экономить 30-50% первичного топлива на теплоснабжение при своем достаточно высоком коэффициенте эффективности. Другим преимуществом систем теплоснабжения с тепловыми насосами является экологическая чистота. Поэтому внедрение тепловых насосов одновременно с экономией первичного топлива снижает физическое и химическое загрязнение окружающей среды, повышает уровень комфортности в помещениях, увеличивает экономичность и надежность работы технологического оборудования, сокращает потребление водных ресурсов и объемы сброса сточных вод.
ТНУ нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, жилом и общественном секторах. В общественных зданиях с кондиционированием воздуха обычно применяют совмещенные кондиционеры, обеспечивающие охлаждение воздуха в теплый период и нагревание в режиме теплового насоса в холодный. В жилищно-коммунальном секторе — автономное теплоснабжение коттеджей и отдельных зданий. На промышленных предприятиях тепловые насосы применяют для утилизации теплоты низкопотенциальных вторичных ресурсов, водооборотных систем с целью использования такого тепла для теплоснабжения, отопления и горячего водоснабжения. теплового насоса) жидкости.
Тепловые насосы успешно применяются в Ленинградской области.
Рассмотрим использование тепловых насос на объектах социального значения:
Объект общественная баня Дзержинского с.п. Лужского МР (2016 год)
Одним из таких проектов является установленные в конце 2016 года два геотермальных тепловых насоса мощностью 20 кВт каждый в здании общественной бани пос. им. Дзержинского Лужского муниципального района Ленинградской области.
Тепловой пункт полностью решает задачи отопления и приготовления горячей воды.
Уникальность данному проекту придает использование двух источников низкопотенциальной энергии, а именно: грунт (это 7 вертикальных геотермальных зондов длинной по 100 метров) и воздух (дополнительно в системе установлен драйкуллер).
На стадии разработки технического решения было выявлено, что из-за большой и круглогодичной нагрузки на систему ГВС объем буровых работ доходил до 1400 метров. Использование драйкуллера позволило сократить объем бурения до 700 метров.
За время эксплуатации система не дала сбоев, выйдя на расчетные эксплуатационные показатели. Стоимость реализации мероприятия составила 5,3 млн. руб., экономия за год — около 400 тыс.руб.
Установка тепловых насосов на объекте КОС г. Приозерск
В октябре 2017 года была реализована система отопления административного здания канализационно-очистных сооружений в г. Приозерск.
Основным источником тепла является геотермальный тепловой насос мощностью 68 кВт.
В качестве резервного источника тепла используется электрокотел мощностью 70 кВт.
Низкопотенциальным источником тепла в данной системе являются сточные воды с температурой не ниже +12 ⁰С в зимний период.
В сточные воды, а именно в емкости вторичного отстойника установлен теплообменник из нержавеющей стали, который обеспечивает отбор тепла. Теплообменник подобран на основании тщательного анализа химического состава воды, скорости потока и особенностей монтажа. Установка теплообменника произведена на специальную раму.
По итогам анализа работы, установленных тепловых насосов, после 3 месяцев работы показала, что эксплуатационные расходы ниже расчетных, ввиду более высокой температуры сточных вод. Стоимость реализации мероприятия составила 5,2 млн. руб., экономия за 3 месяца составила 587 тыс. руб.
Объект «Культурно-досуговый центр» Куземкинского с.п. Кингисеппского МР.
3 апреля 2018 года закончен монтаж двух геотермальных тепловых насосов суммарной мощностью 130 кВт в здании «Культурно-досуговый центр» Куземкинского с.п. Кингисеппского муниципального района Ленинградской области.
Тепловые насосы обеспечивают теплоснабжение систем отопления, вентиляции и приготовления горячей воды.
В качестве резервной системы оставили тепловой узел от централизованной системы теплоснабжения.
В качестве источника низкопотенциальной энергии используется 25 вертикальных скважин глубиной 100 метров.
Сложность реализации проекта заключается в стеснённых условиях размещения оборудования. Специалисты подрядной организации выполнили проект с использованием 3D – моделирования. Это позволило разработать оптимальный план монтажных работ, сократить сроки производства работ и разместить оборудование в небольшое помещении теплового пункта.
Стоимость решения составила 13, 7 млн. руб, планируемая экономия за год составляет 1,9 млн. руб.
