Дипломная работа: Продвижение прогрессивных систем энергосбережения в Украине в сегменте (ТН) тепловых насосов

Другое новое и перспективное направление, разрабатываемое российскими коллегами, связано с применением тепловых насосов большой мощности (от нескольких МВт до нескольких десятков МВт) в системах централизованного теплоснабжения ТЭЦ. Об этом направлении внедрения теплонасосной технологии еще 5 лет назад не было и разговоров. Сегодняшние достижения в конструкции компрессоров, теплообменников, в использовании новых рабочих тел и схемных решений позволяют рассматривать проекты использования теплоты охлаждающей технической воды ТЭЦ в обход градирни, как ИНТ для тепловых насосов, или использовать в качестве ИНТ для ТН обратной сетевой воды, возвращаемой на ТЭЦ. Наряду с проектами автономного теплоснабжения от ТНУ объектов ЖКХ, производства теплоты для промышленных технологических процессов и др. развитие указанных направлений говорит, что в России намечается определённый прорыв во внедрении ТНУ [10].

В Украине, к сожалению, сегодня трудно указать какое-либо другое направление развития новой техники и технологии, которое бы находилось в таком разительном противоречии, как со своими потенциальными возможностями, так и с уровнем развития в других странах мира. Если в развитых и развивающихся странах счёт работающих ТНУ различного функционального направления ведётся на миллионы или сотни тысяч единиц, в Украине работают единичные установки, созданные, в основном на элементной базе холодильного оборудования, ввозимого из стран Западной Европы от специализированных фирм производителей.

Разительное отставание Украины от стран успешно использующих теплонасосную технологию можно объяснить как объективными факторами – развитие энергетики в государстве осуществлялось в основном по пути централизованного теплоснабжения и теплофикации, так и субъективными – недостаточным вниманием конкретных предприятий к экономии топливно-энергетических ресурсов. К главным причинам относятся также отсутствие демонстрационного парка работающих ТНУ различного функционального назначения и рекламы их достоинств и отсутствие государственной поддержки при разработке, исследованиях и внедрении данного типа оборудования. Например, на государственном уровне должен решаться вопрос о создании у отечественного потребителя заинтересованности в применении вместо традиционного энергорасточительного индивидуального отопления энергетически более эффективного энергосберегающего, хотя и относительно дорогого отопления на базе теплонасосной технологии [18].

Согласно "Концепции развития топливно-энергетического комплекса Украины на 2006-2030 годы" предусматривается увеличение объёма производства тепловой энергии за счёт термотрансформаторов, тепловых насосов и аккумуляционных электронагревателей с 1,7 млн.Гкал/год в 2005г. до 180 млн. Гкал/год в 2030г., т.е. больше, чем в 100 раз [2]. Несомненно, что при соответствующей поддержке со стороны государства это могло бы быть большим стимулом в реальном, а не декларируемом внедрении энергосберегающих технологий. Но сегодня в правительстве обсуждается Закон о едином тарифе на электроэнергию для всех промышленных предприятий, что наряду с единым тарифом на тепловую энергию, сводит к нулю эффект от применения энергосберегающих технологий. Уместно заметить, что внедрение теплонасосных технологий во всех странах мира проходило и происходит при существенной государственной поддержке в виде двухставочного тарифа на покупку электроэнергии, субсидий покупателям ТН техники, субсидий и грантов производителям теплонасосного оборудования и фирмам, внедряющим теплонасосную технологию, налоговых или кредитных льгот.

В Украине создание и внедрение ТНУ базируется в основном на энтузиазме исполнителей.

Следует отметить серию реализованных проектов Центра энергосбережения КиевЗНИИЭП под руководством В.Ф.Гершковича. Это проект экспериментальной теплицы обогреваемый тепловым насосом "воздух-грунт" с использованием вертикальных грунтовых теплообменников. В течении 8 лет эксплуатации температура воздуха в теплице автоматически поддерживалась на уровне 15-200С круглогодично, при этом коэффициент преобразования колебался от 4,0 до 2,2 [10].

Другой проект, представляющий практический интерес,реализован в декабре 1999 года. Это проект отопления тепловым насосом "воздух-воздух" 4-х этажного офисного здания в г. Киеве. Примененный здесь тепловой насос французской фирмы CIAT гарантированно мог работать при температурах наружного воздуха до минус 150С. Установив тепловой насос в специальном техническом помещении, где приточный атмосферный воздух подогревался теплым вытяжным воздухом, даже при температурах наружного воздуха ниже минус 200С, на вход испарителя воздух поступал с температурой, обеспечивающей его безопасную работу. В летнее время теплонасосное оборудование обеспечивает кондиционирование помещений. Опыт безотказной эксплуатации ТН в течении более 5 лет даёт основания авторам проекта утверждать, что комбинированное отопление и кондиционирование здания по технико-экономическим показателям превосходит отопление от тепловой сети и от местной газовой котельной и кондиционирования по раздельной схеме.

В НПП "Инсолар" совместно с ИПМаш НАН Украины создана серия тепловых насосов для технологических процессов сушки. Сушильные установки были и остаются на сегодня наиболее рациональной областью внедрения теплонасосной технологии для подготовки сушильного агента. Теплонасосные сушильные установки были созданы в блочном и агрегатном исполнении с одно и двухконтурной рециркуляцией сушильного агента. Они были успешно применены для мягкой сушки древесины, керамики, гипсовых форм, овощей и фруктов, лекарственных трав, продуктов питания. Лабораторные и промышленные испытания показали, что энергозатраты на 1 кг удаляемой влаги могут быть снижены в 2-4 раза по сравнению с традиционной конвективной сушилкой. Возможна реализация высокоэффективной сушки обезвоженным воздухом независимо от погодных и сезонных условий при полном исключении влияния канцерогенов на высушиваемые продукты. Совместное использование тепла и холода, производимого в ТНУ, позволяет в сушильной многофункциональной установке охлаждать высушенный материал, что очень важно при сушке продуктов, лекарственных трав, семенного и товарного зерна и другого сырья сельскохозяйственного производства [10].

Для осушения воздуха без его конечного охлаждения была создана серия теплонасосных осушителей воздуха. Принцип работы заключался в охлаждении воздуха ниже точки росы в испарителе, отводе влаги из воздуха и последующем подогреве его в конденсаторе ТНУ перед подачей потребителю. Проблема осушения, очистки и поддержания оптимальных температур воздуха актуальна в медицине, при производстве сверхточных электронных приборов и оборудования, при создании благоприятных условий реализации технологических процессов в химическом производстве, при осушении воздуха в складских помещениях, в мастерских, для создания благоприятных условий труда, отдыха и быта. Надежность в работе, простота конструкции и эксплуатации, не требующая сложных коммуникаций, многофункциональность, экологическая чистота, низкие энергозатраты, возможность автоматического поддержания заданного режима по температуре и относительной влажности в помещении были подтверждены при испытаниях созданных образцов в лабораторных и промышленных условиях.

Технико-экономические расчеты показывают, что затраты топлива в системах теплоснабжения на базе ТНУ для объектов ЖКХ могут быть уменьшены по сравнению с крупными отопительными котельными в 1,2-1,8 раз, по сравнению с мелкими котельными и индивидуальными теплогенераторами в 2-2,6 раза и по сравнению с электронагревателями в 3-3,6 раза.

Срок окупаемости капиталовложений в ТНУ обычно составляет от 2 до 5 лет. В системах с рекуперацией теплоты низкопотенциальных сбросных энергопотоков сроки окупаемости могут быть менее 2 лет. Например, капиталовложения в систему обеспечения оптимального температурно-влажностного режима в типовом крытом бассейне, разработанную НПП "Инсолар" на базе ТНУ и утилизаторов теплоты сбросных воздушных и водяных потоков и внедренную в бассейне "Нефтяник" г. Ахтырка Сумской области, окупились за 18 месяцев эксплуатации. При этом удалось почти в 8 раз снизить пиковое энергопотребление и исключить бассейн из разряда энергорасточительных объектов.

Применение ТН, кроме того, позволяет снизить выбросы СО2, NOx по сравнению с традиционными системами теплоснабжения в 2-5 раз, в зависимости от вида замещаемого органического топлива.

Внедрение энергоисточников на базе ТНУ в автономные системы тепло- и хладоснабжения в областях, где это внедрение рационально и конкурентоспособно, позволит комплексно решить проблемы, актуальные для экономики Украины: энергосбережения, экономическую, экологическую и социальную.

Следует также отметить, что в течении последнего десятилетия, по известным причинам, цены на холодильное отечественное оборудование на внутреннем рынке возросли и практически сравнялась с ценами на аналогичное оборудование, производимое передовыми мировыми фирмами, хотя по качеству, надежности, эффективности и дизайну оно (отечественное оборудование) остается пока не конкурентоспособно с зарубежным. Это привело к тому, что подавляющее большинство систем тепло- и хладоснабжения сегодня востребованы потребителями, если они созданы на элементной базе технически более совершенной зарубежной техники.

Анализ ситуации в экономике Украины в целом и в ЖКХ в частности показывает, что имеются колоссальные неиспользованные потенциальные возможности сбережения дорогостоящего органического топлива и снижения загрязнения окружающей среды продуктами сгорания и/или низкотемпературными технологическими сбросами при внедрении теплонасосных установок различного функционального назначения в областях, где это внедрение целесообразно. Областями наиболее рационального внедрения являются:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24