Alimgazin

« Разработка и внедрение энергосберегающей
теплонасосной технологии нового поколения с
использованием НВИЭ для повышения
эффективности работы систем теплоснабжения
зданий и сооружений в Республике Казахстан»
Казахстан
А.Ш.Алимгазин,
ЕНУ им.Л.Н.Гумилева,
профессор кафедры “Теплоэнергетика”,
доктор технических наук
г.Астана, 2012 г.

В настоящее время вопросы
энергосбережения и эффективного
использования возобновляемых и
альтернативных источников
энергии, являются одними из
приоритетных направлений
развития различных отраслей
экономики Республики Казахстан
Тепловой насос

компактная, экономичная и
экологически чистая система,
позволяющая получать тепло
для отопления и ГВС за счет
аккумулирования тепла от
низкопотенциальных
источников (грунтовые и
артезианские воды, тепло
земных недр, промышленные
и бытовые стоки, воды
технологических циклов) и
переноса его к теплоносителю
с более высокой
температурой
Принцип работы ТНУ

ТНУ имеет 4 основных элемента:
испаритель, компрессор, конденсатор и
сбросной клапан. В испарителе
хладагент нагревается до температуры
6-8 0С, отобранной из окружающей
среды (из земли, воды, воздуха),
закипает и испаряется. Полученный
пар сжимается компрессором, и при
росте давления температура хладагента
поднимается до 35-80 0С. Эта
температура отдается через
теплообменник конденсатора рабочей
жидкости отопительного контура, и
хладагент обратно конденсируется.
Сбросной клапан сбрасывает давление,
перепуская хладагент в испаритель.
Источники низкопотенциальной теплоты
(с температурой от +50С до + 450С)
для теплонасосных систем теплоснабжения





теплота грунтов, подземных вод, теплота близлежащих
естественных водоемов;
сбросная теплота промышленных стоков предприятий
(очистных сооружений крупных городов и населенных
пунктов, стоков банно-прачечных комбинатов, сбросная
теплота холодильных и насосных перекачивающих станций
и т.п.);
сбросная теплота крупных промышленных предприятий
регионов (оборотная вода технологических циклов ТЭЦ,
ГРЭС, шахтные воды и т.д.);
теплота обратной линии тепловых сетей;
теплота вытяжного воздуха систем вентиляции,
кондиционирования зданий
Низкопотенциальные источники теплоты в
ТНУ
Применение ТНУ в мире

Развитие и усовершенствование
ТНУ, постоянно возрастающий
спрос на них, привели к тому, что
многие высокоразвитые страны
мира (США, Япония, Швеция,
Германия, Финляндия и т.д.)
используют их как основной
источник в системах отопления и
горячего водоснабжения жилых,
общественных и производственных
помещений, при утилизации
низкопотенциальной теплоты в
промышленности, ЖКХ, сельском
хозяйстве.
в Швеции около 70% всего отопления
обеспечивают геотермальные тепловые
насосы. В Стокгольме 12% отопления города
обеспечивается геотермальными тепловыми
насосами общей мощностью 320 МВт,
использующими как источник тепла
Балтийское море с температурой + 8°С;
в Японии ежегодно производится около 3
млн. тепловых насосов различной мощности;
в Германии предусмотрена дотация
государства на установку тепловых насосов в
размере 200 евро за каждый кВт
установленной мощности
Примеры применения тепловых
насосов в КНР
• На предприятии по очистке сточ-ных
вод (г.Шэньян) установлено
оборудование - тепловые насосы типа
GSHP- 8800 (8,8 МВт). Источник
низкопотенциальной теплоты сточные воды с температурой до 20 С
и объемом до 120 000 м3/час. Твод.,
подаваемой потребителю 70С.
Суммарная проектная мощность
теплонасосной станции, работающей
от теплоты сточных вод, составит 280
мВт (30 машин) и позволит
обеспечить теплом до 1/3 объектов
теплоснабжения в г.Шэньян
В странах СНГ внедрение ТНУ не
получило достаточно широкого
распространения по целому ряду причин
(относительно низкая стоимость
органического топлива до середины 90-х
годов ХХ века, ориентация на централизованное теплоснабжение и отсутствие
необходимого оборудования) и на данный
момент находится на начальной стадии,
например, в России работает около 3000
ТНУ, а в Казахстане их порядка 400.
Эффективность внедрения
ТНУ в Республике Казахстан
Эффективность применения тепловых
насосов в Республике Казахстан будет
более высока, чем в большинстве
других стран, из-за:
 жестких климатических условий;
 продолжительного отопительного
периода, достигающего от 200 до 250
дней в году
Нормативно-законодательная база для
внедрения теплонасосных технологий в
Республике Казахстан




Закон РК «О поддержке использования возобновляемых
источниках энергии» (№165-IV от 4 июля 2009 г.);
Закон РК «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности» (принят Парламентом РК 21.12.2011 г.);
Закон РК «О внесении изменений и дополнений в некоторые
законодательные акты Республики Казахстан по вопросам
энергосбережения и повышения энергоэффективности» »
(принят Парламентом РК 21.12.2011 г.);
нормативные документы «Руководство по применению
тепловых насосов с использованием нетрадиционных
возобновляемых источников энергии и вторичных
энергетических ресурсов»
Научные достижения




в 2008 -2011 г.г. получено 5 инновационных патентов
Республики Казахстан на теплонасосные установки;
разработаны и утверждены Агентством РК по делам
строительства и ЖКХ (ноябрь 2009 г.) нормативные
документы по применению ТНУ в Республике Казахстан;
издана первая в РК монография по теплонасосным
технологиям(2010 г.);
в 2010 году совместно с коллегами из ЗАО «Энергия» (г.
Новосибирск) подана заявка на международный патент по
разработке теплонасосной технологии нового поколения,
которая позволяет подавать теплоноситель в систему
отопления с температурой до 800С, в то время как все
существующие зарубежные аналоги могут обеспечить
только 55-600С
При реализации этих технологий вместо
существующих систем автономного
энергоснабжения (угольные котельные,
котельные на жидком топливе, электрокотлы) будут получены значительные
экономический и экологический эффекты:
- снижение в 2-4 раза бюджетных средств,
выделяемых на теплоснабже-ние с
традиционными котельными;
- полное отсутствие выбросов в атмосферу;
- малый срок окупаемости проектов (2-4 года)
За 1999- 2012 годы группой наших
компаний в Республике Казахстан
внедрены:
- свыше 130 пилотных объектов в различных климатических
регионах Республики Казахстан, в том числе:
- АО «Казцинк»(г.Усть-Каменогорск);
- Черемшанская птицефабрика ВКО;
- ГУ «Восточно-Казахстанская областная специальная
школа-интернат для детей-сирот»(г.Усть-Каменогорск);
- Комплекс административно-производственных зданий АО
«Парк ядерных технологий» (г.Курчатов ВКО);
- административные и производственные здания,
фермерские хозяйства, ряд коттеджей;
- объекты малого и среднего бизнеса
Тепловая мощность установленных составляет от 5 кВт до
3 000 кВт
Краткая характеристика объекта теплоснабжения с
применением ТНУ - ГУ «Восточно-Казахстанская областная
школа - интернат для детей - сирот» (г.У-Каменогорск)
• Общая отапливаемая площадь объекта3854 м2,
• Расход топлива за отопительный сезон
127,0 тыс.литров дизельного топлива
общей стоимостью свыше 8,5 млн.тенге
• Вместо двух котлов на жидком
топливе (марки «Buran Boyler»)
установлен тепловой насос типа GSHP310 тепловой мощностью 310 кВт и
электрической мощностью 60 кВт.
• Экономический эффект - применение
такой установки позволило снизить
ежегодные затраты на отопление, по
результатам отопительных сезонов
2006-2011 года, в 4 раза
Общий вид школы, устройство, панель управления
теплового насоса типа GSHP – 310 для автономного
теплоснабжения ГУ «Восточно-Казахстанская областная
школа-интернат для детей-сирот
»
Первый в Республике Казахстан промышленный
тепловой насос НТ-3000 (тепловая мощность 3,7 Гкал)
запущен на АО «Казцинк» в декабре 1999 г.
(г.Усть-Каменогорск)
Применение ТНУ для отопления «Комплекса
административно-производственного
назначения» АО «Парк ядерных технологий»
(г.Курчатов)

Общая площадь обогрева объекта – 6 500 м2,

Год реализации проекта - 2009 год


Вместо двух котлов на жидком топливе
(фирма Wiеssman) были установлены 2
тепловых насоса типа GSHP-380 и GSHP-250.
Источник теплоты - грунтовые воды.
Создана инженерная система подающих и
сбросных скважин, обеспечивающая
надежную работу агрегатов, которые хорошо
зарекомендовали себя в отопительные
сезоны 2009-2012 года с сильными и
продолжительными морозами.
Проекты по применению ТНУ, над которыми
ведутся работы в настоящее время





Теплоснабжение на ряде объектов Министерства
обороны РК (Щучинско-Боровская зона), Министерства
по ЧС РК (вместо существующих котельных на жидком
и твердом видах топлива);
Реконструкция системы отопления 5 жилых домов АО
«Санаторий Щучинский» (г.Щучинск);
Реконструкция теплоснабжения учреждений образования: средни е школы г.Астаны, СШ №38 г.Семей
(вместо существующих котельных)
Реконструкция систем отопления объектов АО «АстанаСуАрнасы»;
Реконструкция системы теплоснабжения объекта
«Детская деревня г.Темиртау»
Рабочей группой акимата г.Астаны разрабатывается проект «Регионального
комплексного плана мероприятий
энергосбережения г.Астаны на 2012-2015
годы»,согласно которого предусматривается
применение ТНУ на ряде объектов
социальной сферы столицы с использованием
теплоты грунта, грунтовых вод (объекты
здравохранения, образования), а также
сбросной теплоты предприятий (АО
«АстанаСуАрнасы»)
Планируемые пилотные проекты по применению теплонасосных
систем теплоснабжения на объектах социальной сферы г.Астаны
(2012 г.- 2013 г.г.)
Наименование объекта
Используемое топливо
Затраты на
внедрение
ТНУ, млн.тг
Эксплуатационные затраты,
млн.тенге/год
до
после
экономия
Школа №20
Дизельное
топливо
27,0
10,14
2,8
7,34
Школа №45
Электрокотлы
31,5
7,79
3,12
4,67
Школа №41
Дизельное
топливо
32,5
14,02
3,76
10,26
Школа №44
Дизельное
топливо
35,7
17,43
4,12
13,31
Д/сад №39
Дизельное
топливо
24,5
9,22
2,96
6,26
-
151,2
58,6
16,76
41,84
ИТОГО:
Общая экономия – 41,86 млн. тенге в год
Сравнение различных видов автономного
теплоснабжения ГУ «Средняя школа № 44»
г. Астаны (стадия разработки ПСД)
Показатели
Стоимость оборудования,
тыс.тенге
Котельная на
дизтопливе
1 734
Энергоносители
Дизельное топливо
Потребление
энергоносителей
183 806 л
Теплонасосная станция из
3-х SDW5-40Т
35 000
Электрический ток
162 540 кВт*час
Эксплуатационные
затраты, тыс.тенге/год
17 432 540
4 119 825
Стоимость 1 Гкал тепла,
тенге/Гкал
11 981
2 831
Пожаровзрывоопасность
Опасен
Безопасен
-
2,63 года
Срок окупаемости
Использование сбросной теплоты
циркуляционной воды ТЭЦ-2 г.Астаны
• Перспективным представляется
(совместно со специалистами из КНР,
РФ) реализация пилотного
энергосберегающего проекта в
г.Астане с использованием теплоты
циркуляционной воды ТЭЦ-2 для
теплоснабжения строящихся
объектов зоны Парка
индустриально-инновацион-ного
развития столицы .
•
Параметры сбросной воды, идущей
на градирни ТЭЦ-2:
• - температура 20-32 С;
• - объем до 32 000 м3/ час
Канализационно-очистные
сооружения АО «Астана Су
Арнасы»
• В 2011-2014 г.г. запланировано применение ТНУ с
утилизацией теплоты
очищенных сточных вод на
объектах 1 и 2 очереди
предприятия:
• станция ультрафиолетового
обеззараживания (УФО);
• насосная станция биологически очищенных сточных
вод (НС);
• здание флотофильтров (ФФ);
• реагентное хозяйство (РХ).
Резюме
Внедрение новых
энергосберегающих
тепло-насосных систем теплоснабжения с
использованием
возобновляемых
и
низкопотенциальных источников теплоты
дает возможность:
 существенного
снижения
расхода
РЕЗЮМЕ
органичес-кого
топлива, что позволит
значительно уменьшить
эффект
неблагоприятного
воздействия
на
окружающую среду от сжигания различных
видов топлив;
 повышения эффективности систем теплоснабжения зданий и сооружений;
 уменьшения парникового эффекта.
СПАСИБО
ЗА
СПАСИБО
ЗА ВНИМАНИЕ !
ВНИМАНИЕ !