Технические науки/5.Энергетика.

К.т.н. Жаутиков Б.А.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Целесообразность и возможность применения теплового насоса

Рассматривая актуальные задачи в области теплоэнергетики, в свете последнего послания Президента страны народу Казахстана, следует отметить, что в условиях рыночной экономики необходимо и целесообразно развитие и внедрение в практику энергосбережения современных теплоэнергетических систем [1].

Теплоэнергетические системы являются одной из важнейших проблем в теплоэнергетике. Современный анализ теплоэнергопроизводства и теплоэнергопотребления в мире показывает, что, несмотря на наметившееся уменьшение доли потребляемого органического топлива в общем балансе за счет использования возобновляемых источников энергии, по крайней мере, в первой половине века, основным источником теплоэнергии по-прежнему остается органическое топливо – газ, нефть и уголь. Это означает, что при использовании традиционных способов теплоэнергетических систем сохранится и интенсивность выбросов вредных продуктов сгорания органического топлива.

Наиболее эффективной для крупных и средних городов является система централизованного теплоснабжения, основанного на комбинированном способе производства тепла и электроэнергии на ТЭЦ. Однако становится все очевиднее, что преимущества комбинированного способа производства тепла и электричества (экономия топлива, дешевизна и т. д.) обесцениваются значительными потерями тепла в протяженных тепловых сетях, огромными затратами на их сооружение, эксплуатацию и ремонт. Теплоснабжение средних городов и поселков осуществляется в основном от небольших ТЭЦ и котельных, размещенных в черте населенного пункта, вредные выбросы которых наносят большой ущерб населению.

В связи с дефицитом тепловой энергии в хозяйственном комплексе, ростом цен на энергоносители, проблемами экологии, сильным загрязнением окружающей среды, недостаточной экономической эффективностью существующих источников теплоты, а также с интенсивным ростом строительства коттеджей в Караганде существует потребность создания высокоэффективных экологически чистых энергосберегающих технологий и оборудования.

Перспективность исследований определяется их практической направленностью и возможностью реального применения теплонасосных установок в различных климатических областях нашей республики для теплоснабжения жилых, общественных и производственных зданий. Это позволит в ряде случаев надежно обеспечить теплом, в первую очередь, организации бюджетной сферы (больницы, детские сады, предприятия соцбыткульта, школы, колледжи, ВУЗы, административные здания, объекты здравоохранения, исправительные колонии и т.д.); жилые массивы в районах городов и коттеджи в сельской местности, удаленные от магистралей централизованного теплоснабжения. Кроме того, можно получить значительную экономию средств бюджета за счет внедрения новых технологий, а именно:

ü экологическая безопасность;

ü экономия материальных ресурсов;

ü долговечность эксплуатации, срок без капитального ремонта лет и более;

ü минимальные эксплуатационные расходы по сравнению с другими

ü отопительными системами, использующими расходуемое топливо;

ü отсутствие дополнительных средств на финансирование (шлаконакопителей, химводоподготовку, ремонт тепловых сетей большой протяженности и т.д.);

ü малые габариты и вес отопительных систем.

Использование теплового насоса, например, для отопления 2-х этажного коттеджа с площадью 250 м² оказывается возможным и целесообразным по экономическим и экологическим критериям.

Наши расчеты показали, что капитальные расходы для установки котла на жидком топливе в среднем составляют 275526 тенге, а электрокотла - 136640 тенге. В то же время, на установку теплового насоса придется затратить 728191,69 тенге. И хотя капитальные вложения на установку и пуско-наладочные работы теплового насоса значительно превышают аналогичные показатеои других источников тепла, по сроку окупаемости и по годовым расходам тепловой насос более экономичен.

Срок окупаемости капитальных вложений на создание системы с тепловым насосом по сравнению с электрокотлом составляет 5,6 лет, а по сравнению с котлом, работающем на жидком топливе 1,5 года.

Себестоимость тепла вырабатываемого тепловым насосом за год, в среднем, составляет 1451,34 тенге/Гкал, что экономичней традиционной системы теплоснабжения в 3 раза.

Применение теплового насоса на нужды отопления позволит потребителю сэкономить примерно 83276 тенге в год.

Результаты проведенных исследований показали возможность и эффективность применения теплонасосных установок в системах теплоснабжения, целесообразность их практического использования в качестве альтернативных источников теплоты в ряде регионов РК.

Таким образом, теплонасосные установки могут применяться практически:

· в любой отрасли промышленности, где имеются в качестве потенциального источника теплоты отходящие газы и вода;

· технологических процессов, промышленные и очищенные бытовые стоки (металлургия, машиностроение, топливно-энергетический комплекс и т.п.), теплота наружного или удаляемого из здания воздуха, теплота грунта, геотермальных, грунтовых и артезианских вод и т.п.;

· в сельском хозяйстве для переработки продуктов питания (молоко, сыры, консервы и т.д.);

· как альтернативный источник теплоты в системе отопления и горячего водоснабжения жилых, граждан и производственных здании.

Высокая экономичность, эффективность и экологическая чистота тепловых насосов аналогов в РК не имеет. Теплоснабжение большинства регионов республики с суровыми зимами, требует значительных затрат энергоносителей, поэтому в этих условиях возможно применение теплового насоса для отопления и горячего водоснабжения зданий, сооружений различного назначения площадью от до .

Таким образом, применение ТНУ на эффективного энергосберегающего инструмента является стратегически важной задачей, решаемой в рамках Государственных Программ энергосбережения и экологического оздоровления территорий и населения нашего государства, дает значительный экономический и энергосберегающий эффекты, возможность использования экологически чистых технологий при отсутствии выбросов в атмосферу вредных веществ и углекислоты [2,3].

Литература

1. Послание Президента страны народу Казахстана. 06.02.2008 г.

2. Дукенбаев К.Д. Энергетика Казахстана. Условия и механизмы ее устойчивого развития. - Алматы, 2002.

3. Дукенбаев К.Д., Нурекен Е. Энергетика Казахстана (технический аспект) - Алматы, 2001 – 312с.