Черниш Єлізавета

к.т.н., старший викладач

Сафонова Яна

студентка

Сумський державний університет

м. Суми

ЕКОЛОГО-ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ПІДХІД ДО ВПРОВАДЖЕННЯ ТЕПЛОНАСОСНИХ УСТАНОВОК

Проблематика раціонального використання енергоресурсів з року в рік набуває все більшої актуальності в усіх сферах життєдіяльності людини. Тому енергозбереження в умовах постійного зростання вартості енергоресурсів є одним із пріоритетних напрямків розвитку міст та регіонів України. Впровадження енергозберігаючих технологій та проектів у галузях господарювання має не менше значення, ніж збільшення та здешевлення  видобутку вітчизняних енергоносіїв [1,2]. Актуальним є питання енергозбереження і для комунального сектору. Теплова енергія, що міститься в каналізаційних стоках, практично не використовується. Нові технології із застосуванням теплових насосів дають можливість утилізувати низькопотенційне тепло стічних вод.

Теплонасосна установка є єдиним комплексом різноманітних елементів обладнання зі структурою технологічної схеми різного ступеня складності. Відповідно існує безліч можливих варіантів реалізації термодинамічної циклу, окремі компоненти якого відрізняються наявністю або відсутністю допоміжного обладнання, особливостями послідовності включення теплообмінних апаратів по тепло- і холодоносія і т.д. Принципова схема функціонування тепло насосної установки зображена на рис.1[4].

Рис. 1. Схематичне зображення принципу дії теплонасосної установки:

1 - випарник; 2 - компресор; 3 - конденсатор; 4 - розширювальний клапан

Необхідно зауважити, що для ефективної роботи теплонасосної установки потрібне виконання певних умов [1,3]. По-перше, тепловий насос (ТН) найкраще виправдовує себе в добре утепленому будинку, тобто з тепловтратами не більше 65 Вт/м². По-друге, чим більша різниця  температур теплоносіїв у вхідному й вихідному контурах, тим менший коефіцієнт перетворення тепла (СОР), тобто менша економія електричної енергії. Саме тому  більш вигідне підключення теплового насосу до низькотемпературних систем опалення. Перш за все, мова йде про опалення водяними «теплими підлогами» або теплим повітрям з використанням фанкойлів, оскільки в цих випадках теплоносій (наприклад, вода) за технологічними вимогами повинен мати температуру  в діапазоні +(35–40⁰С). По-третє, для досягнення більшої економічної вигоди практикується експлуатація теплового насоса з додатковим генератором тепла – твердопаливним котлом, вже встановленим газовим котлом, електронагрівом ТЕНами (використання бівалентної схеми опалення). Після вибору робочого режиму необхідно визначити параметри холодильних агентів і у вузловій, і в проміжній точках циклу, що дозволить проконтролювати правильність визначення потрібних для розрахунку параметрів і порівняти їх між собою. Найменше відношення тиску в компресорі має хладон R-22, також найменшу масову витрату холодильного агента має R-22, і у разі його заборони на експлуатацію може бути замінений на R-407C (не азеотропна суміш)[4].

Проте, аналізуючи ефективність варіантів теплонасосних установок та режимів їх роботи, не можна обмежуватися лише енергетичними  показниками ефективності. Застосування теплових насосів зумовлює зменшення забруднення навколишнього середовища та скорочення шкідливих викидів у атмосферу. Залучення коштів від продажу квот на викиди СО₂, згідно з Кіотським протоколом, дозволить  підвищити  економічну ефективність упровадження ТНС та скоротити  термін  окупності останніх. У дослідженні враховано, що додаткові кошти від продажу квот на викиди СО₂ становлять 20 $/т викидів[5].

Література

1. Зайцев, О.Н. Использование тепла канализационных стоков на нужды отопления жилых зданий [Текст] / О.Н. Зайцев, А.М. Верламов, И.П. Ангелюк // Строительство и техногенная безопасность. Сб. науч. трудов. – Симферополь : НАПКС, 2011. – Вып. 40. – С. 145–148.

2. Остапенко, О. П. Енергетична та екологічна ефективність тепло насосних установок на підприємствах харчової промисловості [Текст] / О. П. Остапенко, С. Колос // Вісник Вінницького політехнічного інституту. –  2010. – № 3.  –  С. 67–71.

3. Мацевитый, Ю. М. Внедрение теплонасосных технологий [Текст] / Ю. М. Мацевитый, Н. Б. Чиркин, Л. С. Богданович, А. С. Клепанда // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2008. – № 3. – С. 4-10.

4. Рассольно-водяные тепловые насосы Logatherm WPS 6–11 K иWPS 6–17 от 6 кВт до 17 кВт. Документация для планированияи проектирования. 06/2008. – 120с. [Електронний ресурс]. – Режим доступу:   www.buderus.lv

5. Варламов, Г. Б. Теплоенергетичні установки та екологічні аспекти виробництва енергії [Текст] / Варламов Г. Б., Любчик  Г. М., Маляренко В. А. – К.: ІВЦ “ Видавництво« Політехніка»”, 2003. – 232 с.