Расчет эффективности применения тепловых насосов

Россия является крупнейшим в мире экспортером энергоресурсов и занимает лидирующее положение по запасам традиционных топливно-энергетических ресурсов, однако большая часть территории страны находится вне систем централизованного энергоснабжения.

Как показывают приводимые ниже результаты анализа, применение теплового а (ТН) поможет решить проблему теплоснабжения обособленных хозяйств.

Типы коллекторов тепловых ов

Тепловые ы используют бесплатные и возобновляемые источники энергии: низко потенциальную теплоту а, грунта, подземных вод и открытых незамерзающих водоемов, данный факт делает возможным их применение в фермерских хозяйствах, удаленных от сетей централизованного теплоснабжения. Для эффективности применения ТН на территории России было выбрано 11 регионов, расположенных в районе городов Пскова, Санкт-Петербурга, Астрахани, Сочи, Красноярска, Читы, Якутска, Салехарда, Петропавловск-Камчатский, Владивостока, Екатеринбурга.

Существует большое разнообразие тепловых установок, в качестве источника первичной теплоты у которых может служить , грунт или водоем. Использование тепловых ов с различными типами коллекторов накладывает своего рода ограничения на их использование. При использовании теплового а -вода в районах с температурой наружного а в зимние месяцы ниже -20°С, необходимо устанавливать дублирующий источник теплоты на более холодные месяцы. Проанализировав показатели температуры а наиболее холодной пятидневки по выбранным городам, получили, что только в двух регионах (вблизи городов Сочи и Петропавловск-Камчатский) а не опускается ниже -20°С, что делает возможным использование воздушного теплового а для покрытия потребности в теплоснабжении частного а в этих городах.

Условия применения ТН в России

Тепловой с грунтовым коллектором можно применять только в случае, если грунта на уровне прокладки коллектора не опускается ниже 0°С (то есть нет перехода грунта в мерзлое состояние (промерзание)), даже в зимний период времени. Так в 9 городах (Псков, Санкт-Петербург, Астрахань, Сочи, Салехард, Петропавловск-Камчатский, Владивосток, Красноярск, Екатеринбург) из 11 проанализированных есть возможность прокладывать горизонтальный грунтовый теплообменник на глубине 1,6 м, так как глубина промерзания почв расположена выше этой величины.

Россия – территория с наибольшим распространением вечной мерзлоты. В зоне многолетне-мерзлых грунтов находится более 60% территории страны; в основном это территория Средней и Восточной Сибири и северной части Дальнего Востока. На вечной мерзлоте стоят Магадан, Анадырь, Якутск, Мирный, Норильск, Игарка, Надым, Воркута, на границах с Читой также имеются острова вечной мерзлоты. Город Якутск расположен в районе вечной мерзлоты, грунт промерзает на достаточно большую глубину, что делает невозможным использование тепловой системы с горизонтальным коллектором в районах с вечной мерзлой и, в частности, в Якутске. Читинская область имеет часть территории в районе вечной мерзлоты, где глубина промерзания почвы превышает 3,2 метра, что делает также нецелесообразным применение установки с горизонтальным коллектором в Читинской области в качестве источника теплоты для а помещении.

На Российском рынке представлены тепловые ы зарубежных производителей, так как отечественный рынок теплонаносной техники только формируется. Наиболее дешевыми производителями ТН являются такие страны как Китай, Чехия и США. Тепловые установки, производимые в Германии и Швеции, являются наиболее дорогими. По проведенным ам, 1 кВт тепловой геотермальной установки у зарубежных производителей составляет 19 996 рублей, воздушной тепловой установки незначительно превышает данную сумму и составляет 20 505 рублей.

Результаты расчётов эффективности ТН

Сравнение затрат на установку геотермальных и воздушных коллекторов с ом затрат на транспортировку, монтаж и наладочные работы показывает, что с вертикальным расположением грунтового контура является наиболее дорогостоящим — 102 279 руб. на 1 кВт мощности оборудования, далее следует с горизонтальным расположением грунтового контура — 79 674 рублей. Наиболее дешевой является воздушная теплоустановка с 44 383 рублей за 1 кВт, так как в качестве источника теплоты используется наружный и не требуются дополнительные затраты на раскопку траншей, поэтому ТН снижается и определяется только ценой самого а и монтажных работ.

Срок окупаемости (СО) ТН прямо пропорционален капитальным затратам на его установку и обратно пропорционален экономии денежных средств, которая равна затратам на . Тарифы на тепловую энергию в городах России сильно отличаются, так цена 1 Гкал энергии в Санкт-Петербурге составляет 1050 руб., а в г. Петропавловск-Камчатский — 3580 руб. (т.е тарифы разнятся в 3 раза).

Наименьший срок окупаемости по проведенным подсчетам просматривается в восточных регионах России, где затраты на централизованное теплоснабжение достаточно высоки. Минимальный срок окупаемости в Петропавловск-Камчатском для геотермального а с горизонтальным контуром составляет 7 лет, для тепловой установки с вертикальным коллектором – 9 лет, далее следуют Якутск (СОвер. = 13 лет)) и Красноярск (СОгор. = 15 лет, СОвер. = 22 года). Максимальный срок окупаемости тепловых установок в Санкт-Петербурге (СОгор. = 34 года, СОвер. = 47 лет) и Пскове (СОгор.= 33 года, СОвер. = 46 лет), Сочи (СОгор. = 31 год, СОвер. = 41 год).

Отопление с помощью воздушных тепловых ов возможно только в двух городах из одиннадцати рассмотренных, а именно в Сочи и в Петропавловск-Камчатском, сроки окупаемости тепловых установок в этих городах составляют 10 лет и 2 года соответственно.

Срок службы теплового а ограничивается только сроком службы компрессора, как единственного устройства, содержащего движущиеся части, срок службы которых составляет 25 лет. По истечении этого срока компрессор должен быть заменен. Срок эксплуатации коллекторов достигает 50 лет. В таблице ниже представлены ы денежных затрат (ДЗ) на теплоснабжение в течение 25 лет с использованием различных источников тепловой энергии: централизованного теплоснабжения (ДЗЦТС); электрического, твердотопливного и дизельного котла (ДЗЭК, ДЗТТ, ДЗДТ), воздушного теплового а (ДЗТН.В), ТН с горизонтальным и вертикальным коллектором (ДЗТН.Г, ДЗТН.U).

У большинства из рассмотренных городов срок окупаемости тепловой установки меньше срока ее эксплуатации (25 лет). Это позволяет получить прибыль от 171 126 руб. (Астрахань, при использовании тепловой установки с горизонтальным коллектором) до 2 992 380 руб. (Петропавловск-Камчатский, при использовании воздушного теплового коллектора) за 25 лет использования ТН.

В климатических условиях Санкт-Петербурга и Пскова ни один из видов тепловых ов не окупается. В данном случае следует рассмотреть варианты теплоснабжения с помощью других источников энергии. Из таблицы выше видно, что в Санкт-Петербурге с горизонтальным коллектором недоокупится на 285 653 руб. и на 720 706 руб. с вертикальным коллектором. При сравнении с другими источниками тепловой энергии получается, что использование ТН, даже если срок их окупаемости больше срока эксплуатации, является экономически выгоднее, так как затраты за 25 лет (недоокупаемость) при этом будут меньше затрат на теплоснабжение а при использовании других установок за этот же период.

Результаты а эффективности применения тепловых ов, выполненные с ом температурных ограничений ( наружного а tн ⩾ -20 °C и грунта tг > 0°C) и срока эксплуатации тепловых ов (25 лет), показывают целесообразность и эффективность их применения на территории России.

Е.А. Муравлева

Pin It

Добавить комментарий