Разработка и анализ принципиальных схем теплоснабжения с помощью теплонасосных установок в системе теплоснабжения г. Москвы

Авторы:
С. В. Кузнецов (начальник отдела проектирования инженерных коммуникаций ООО "Институт Дорожно-Мостового Проектирования"),
Н.К. Малинин, д. г. н., проф. (МЭИ (ТУ))

Одним из направлений энергосбережения является внедрение тепловых насосов (ТН) вместо автономных котельных, работающих на твердом, жид­ком топливе. Источником низкопотенциальной теплоты для ТН может слу­жить грунтовая и водопроводная вода, наружный воздух, тепло фунта, низ­копотенциальные вторичные энергоресурсы [I]. Такой крупный мегаполис как Москва располагает колоссальными ресурсами низкопотенциального тепла (сбросные сточные воды, воды канализационных коллекторов и пр.).

Однако опыт внедрения ГНУ встречает ряд трудностей, сдерживающих внедрение. Основными из них являются отсутствие нормативно-правовых документов, регламентирующих взаимодействие структур городского энер­гохозяйства, финансовых структур и энергопроизводителей в вопросах взаиморасчетов за произведенную теплоту с помощью ТНУ и финансиро­вания данной технологии.

В настоящее время тепловая энергия вырабатывается ТЭЦ и районными котельными (РК). Основным топливом является природный газ.

В качестве примера рассмотрим среднестатистическую ТЭЦ г. Москвы с тепловыми нагрузками: отопление Q,_M = 500 Гкал/час, горячее водоснаб­жение = 150 Гкал/час, вентиляция: /' = —15 °С, Q_t = 20 Гкал/час, / = -26 "С, Q„ =300 Гкал/час, тепловые потери Q_n = 50 Гкал/час.

Один из способов снижения расхода топлива - использование тепловых насосов непосредственно у абонента. Предполагаемая схема использует в качестве источника низкопотенциального тепла водопроводную воду и ис­ключает подводку тепловой сети к абоненту.

Вода из системы холодного водоснабжения с температурой = 10 "С подается через задвижку к теплонасосной установке, пройдя через испари­тель, она охлаждается до 6...8 °С и возвращается снова в систему водо­снабжения. В тоже время вода из системы отопления подается к теплона­сосной установки и нагревается до расчетной температуры (г ~ 60 °С) и уходит к потребителю. В настоящее время средняя нагрузка на отопление, горячее водоснабжение и вентиляцию жилого здания новой постройки со­ставляет в среднем 3,5...4,0 Гкал/час и при широком внедрении тепловых насосов этот способ может дать достаточную экономию топлива.

Рассмотрим еще один способ использования ТНУ в системах централи­зованного теплоснабжения (СТЦ). Практически повсюду в целях обеспече­ния надежности и экономичности теплоснабжения между тепломагистра- лями тепловых сетей ТЭЦ и РК предусмотрены перемычки, которые позво­ляют, например, летом отключать РК, а подачу теплоты в виде горячей во­ды производить от ТЭЦ. Самым важным в техническом отношении являет­ся то, что имеются связи между тепломагистралями ТЭЦ и РК, которые используются сейчас только в чрезвычайных случаях [2].

Технологический процесс полезного вовлечения низкопотенциального тепла (НГТТ) ТЭЦ осуществляется за счет передачи на более высоком тем­пературном уровне обратной сетевой воды теплосети РК. Происходит это следующим образом: поток обратной сетевой воды (ОСВ), возвращаемый на ТЭЦ, проходит через испарители ТНУ, захолаживается до температуры 30 °С и, в конечном итоге, подается в конденсатор паровой турбины, где и происходит нагрев захоложенной ОСВ, т.е. конденсатор выполняет функ­ции дополнительного подогревателя ОСВ и, таким образом, в нем происхо­дит утилизация НПТ ТЭЦ. В настоящее время НПТ на ТЭЦ полностью вы­брасывается в окружающую среду с помощью системы охлаждения техни­ческой воды; в свою очередь, поток ОСВ, возвращаемый на РК, проходит через конденсаторы ТНУ и нагревается на 15...25 °С , что, в конечном ито­ге, приводит к существенному сокращению расхода топлива на РК.

Литература

1. Проценко В.П., Горшков В.Г., Осипович С.В. Об опыте использования тепловых насосов в Чувашской Республике // Новости теплоснабжения. № 1. 2003. С. 42—46.

2. Чаховский В.М. Опыт применения энергосберегающей теплонасосной тех­нологии в системе городского теплоснабжения // РСЭ Информ. № 2. 1999. С. 25-28.