LOGO Институт энергетических исследований Российской академии наук (ИНЭИ РАН) ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ В РОССИИ Филиппов С.П., Дильман М.Д., Ионов М.С. Международная конференция «Эффективная генерация энергии» сентября 2011 г.

LOGO Источники тепла для тепловых насосов Вторичные энергетические ресурсы: сбросное низкотемпературное тепло; тепло сточных вод; вентиляционные выбросы и др. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии: тепло грунта; тепло наружного воздуха; незамерзающие водоемы солнечная энергия и др.

LOGO Принцип работы компрессионного теплового насоса Принципиальная схема компрессионного теплового насоса Т-S диаграмма цикла работы компрессионного теплового насоса

LOGO Грунтовые теплообменники ТНУ ГоризонтальныйВертикальный

LOGO Достоинства и ограничения использования ТНУ Достоинства: Экономия электроэнергии и органического топлива Экологически чистый источник тепла Затрачивая 1 кВт электрической мощности на привод насоса, можно получить 3-4 и даже 5-6 кВт тепловой мощности Автоматический режим эксплуатации, обслуживание - сезонный техосмотр и контроль Ограничения: Высокие удельные капитальные вложения Ограничения по температуре на выходе из теплового насоса Неоднородность теплового потенциала грунта в региональном разрезе Охлаждение грунта при эксплуатации ТНУ

LOGO Удельные капиталовложения Объект: Поселок 200 домов по 200 м 2 ; Удаленность от ПС 10 км и от магистр. газопровода 10 км.

LOGO Ограничения по температуре на выходе из ТНУ _ _ __ Макс. t воды на выходе из ТНУ _____ График 95/70°С _____ График 70/50°С Температурный график системы отопления для условий Москвы

LOGO Среднегодовая продолжительность использования ТНУ Показатель*СеверЦентрЮг Продолжительность отопительного периода, ч/год Предельная t н использования теплового насоса, °С -14

LOGO Схемы теплоснабжения с ТНУ 1 - тепловой насос; 2 - буферная емкость; 3 - емкостной водонагреватель ГВС; 4 - электрокотел; 5 - радиаторная система отопления; 6 - «теплый пол»; 7 – конвектор (электрообогреватель) С последовательным включением электрокотлаС применением конвекторов С параллельным включением электрокотла

LOGO Распределение температур грунта по глубине ПоказательСеверЦентрЮг Температура грунта на глубине 50 м / 100 м, °С4 / 510 / 1115 / 16 Среднегодовой коэффициент трансформации2,93,23,5 Зона колебаний температуры грунта Зона стабильного возрастания температуры грунта 10 м

LOGO Расход электроэнергии Объект: Поселок 200 домов по 200 м 2 ; Удаленность от подстанции 10 км; Удаленность от магистрального газопровода 10 км.

LOGO Суммарные дисконтированные затраты

LOGO ТНУ могут быть экономически эффективнее электрокотлов: Геотермальные КТНУ: при повышении тарифов на электроэнергию более чем на 30%. при действующих тарифах - если удастся снизить удельные капитальные затраты на ТНУ 50% и более. КТНУ воздух-вода: при повышении тарифов на электроэнергию более чем на 60% в центральных районах, на 40% на юге и на севере России. при действующих тарифах - если удастся снизить удельные капитальные затраты на ТНУ на 50% (юг) – 70% (центр). Абсорбционные (адсорбционные) ТНУ: При наличии природного газа уступают по эффективности котлам даже при увеличении тарифа на газ в 10 раз.

LOGO Расход условного топлива

LOGO Прогноз спроса на ТНУ на перспективу до 2030 г. (нарастающим итогом)

LOGO Системы теплоснабжения на базе тепловых насосов: требуют больших капитальных затрат по сравнению с традиционными индивидуальными источниками тепла; имеют ряд ограничений, для преодоления которых необходима разработка технических и схемных решений с дополнительными капиталовложениями - в поверхности нагрева и дополнительные источники энергии; эффективность зависит от региона. Тепловой потенциал грунта и коэффициент трансформации растут с севера на юг; число часов использования геотермальных ТНУ с севера на юг уменьшается; не могут в настоящее время конкурировать с котлами на газе. Экономическая ниша ТНУ – негазифицированные районы, и конкурирующая технология – электрокотлы. * * * В настоящее время по критерию суммарных затрат эффективным является лишь теплоснабжения с КТНУ на севере России (отопительный период >5600 ч). На перспективу до 2030 г. в стране может быть востребовано 3,4-4,4 ГВт мощности ТНУ, что составляет 9-11% от вводимой тепловой мощности малоэтажной застройки. Их установка позволит экономить 3,8-4,9 млн. т у.т. в год.

LOGO Институт энергетических исследований Российской академии наук (ИНЭИ РАН) БЛАГОДАРИМ ЗА ВНИМАНИЕ