Корзина
16 отзывов
Обеспечьте электроснабжение дома по цене генератора! Купить солнечную ЭС
+7(727) 971-68-05
  • ТОО «GreenDem»
  • Статьи
  • Геотермальный тепловой насос как инструмент для энергосбережения и решения непростых задач
Контакты
ТОО «GreenDem»
+77279716805
+77021118928
+77089716805
+77075959536РоманАктау, Атырау ЗКО представительство
Murat
КазахстанАлматыпр. Райымбека, 488, между пр.Саина и ул. Ахременко
+77089716805
Карта

Геотермальный тепловой насос как инструмент для энергосбережения и решения непростых задач

Геотермальный тепловой насос как инструмент для энергосбережения и решения непростых задач

В статье описан опыт применения геотермального теплового насоса, источником низкопотенциального тепла для которого выступили городские неочищенные сточные воды, проходящие через канализационную насосную станцию. Также приведено решение с вертикально

В статье описан опыт применения геотермального теплового насоса, источником низкопотенциального тепла для которого выступили городские неочищенные сточные воды, проходящие через канализационную насосную станцию. Также приведено решение с вертикально расположенными коллекторами для частного дома и другие проекты.

Применение любых тепловых насосов (ТН) часто вызывает споры в части целесообразности их внедрения. Как и у любого инновационного продукта, у тепловых насосов есть как приверженцы, утверждающие, что тепловые насосы представляют альтернативу углеводородным видам топлива и дают явный экономический эффект, так и противники, рьяно доказывающие обратное. Научные теории и гипотезы, ставившие под сомнение широкое применение тепловых насосов, были опровергнуты нашими объектами. На приведённых в этой статье практических примерах мы убедились в целесообразности их внедрения, и готовы поделиться информацией.

Все геотермальные тепловые насосы работают по принципу преобразования низкопотенциальной энергии подземных источников в тепловую энергию, используемую в дальнейшем для отопления зданий и сооружений, а также приготовления горячей воды. Однако ключевым отличием между разными тепловыми насосами являются способы отбора низкопотенциальной энергии, источниками которой могут быть не только верхние слои почвы, прогретые солнцем, вертикальные скважины, имеющие постоянную положительную температуру ниже глубины промерзания, а также подземные грунтовые воды и даже водоёмы.

Есть и другие источники. Предлагаем рассмотреть наш специфический опыт применения геотермальных тепловых насосов, принцип отбора тепла которыми схож с принципами работы ТН, в состав которых входят озёрные (речные) коллекторы. В классическом исполнении здание или сооружение, в котором применяется данная технология, должно находиться на берегу какого-либо водоёма.

Проект, реализованный специалистами дилерского центра NIBE на канализационных насосных станциях (КНС) ЗАО «Челныводоканал» в городе Набережные Челны, стал нестандартным, но в то же время предсказуемым и самым энергоэффективным из работающих по вышеперечисленным схемам. Источником низкопотенциального тепла здесь выступали городские неочищенные сточные воды, проходящие через КНС.

Канализационная насосная станция №3 (КНС-3) принимает водопроводноканализационные стоки северо-восточного района Нового города. Суммарная площадь всех строений под системы отопления составляет 812 м². Главным условием при реализации проекта было внедрение тепловых насосов как экономически выгодного инновационного решения, без нарушения работы КНС в целом, и использование уже установленной системы отопления с частичной заменой изношенных коммуникаций.

Время, затраченное на реализацию проекта, составило около двух месяцев, из которых работы по монтажу и пусконаладке были выполнены за десять дней, а остальное время было затрачено на снабжение объекта материалами, подготовку проектной документации и поиска наиболее эффективных инженерных решений. В качестве теплообменников были выбраны трубы из полиэтилена низкого давления диаметром 40 мм общей длиной 500 м.

Уникальность проекта состояла в том, что на таком крупном и стратегически важном объекте Республики Татарстан геотермальный тепловой насос был установлен впервые. На сегодняшний день в ЗАО «Челныводоканал» уже на четырёх КНС смонтированы и успешно функционируют системы обеспечения горячим водоснабжением и отоплением на базе тепловых насосов.

Геотермальный тепловой насос как инструмент для энергосбережения и решения непростых задач. 12/2017. Фото 1

Установленное оборудование (фото 1 и 2) — это не единичные энергоэффективные установки, а комплекс установок, работающих в тандеме:

  • геотермальный тепловой насос NIBE F1345 мощностью 40 кВт;
  • резервный электрический котёл мощностью 40 кВт;
  • буферный бак, он же теплоаккумулятор, объёмом 500 л;
  • бак косвенного нагрева системы горячего водоснабжения объёмом 800 л.

Геотермальный тепловой насос как инструмент для энергосбережения и решения непростых задач. 12/2017. Фото 2

На выходе мы получили экономию электрической энергии до четырёх раз, затраты на системы отопления и горячего водоснабжения были снижены на 188 тыс. кВт·ч. Ранее затраты составляли 244 тыс. кВт·ч. По нашим предварительным расчётам срок окупаемости данного объекта составлял порядка трёх отопительных сезонов, но на практике тепловой насос окупился за два года.

Стоимость инновационного проекта с использованием теплового насоса составила менее 1,5 млн руб.

При наличии возможности замены всей системы отопления показатели рентабельности проекта могли значительно увеличиться ввиду минимизации потерь и хорошего теплосъёма. Это становилось возможным благодаря максимальному использованию всех возможностей теплонасосных установок при работе с новыми системами отопления — тёплыми полами или воздушными фанкойлами.

Благодаря успешной реализации и отсутствию необходимости ежегодного специализированного обслуживания геотермальных тепловых насосов, в 2012 году ЗАО «Челныводоканал» установил аналогичное оборудование ещё на двух КНС для осуществления собственных нужд по отоплению. В 2017 году, опираясь на успешный опыт ранее реализованных инженерных решений, несмотря на сокращение бюджета ввиду затяжного кризиса, было принято решение о внедрении очередного геотермального теплового насоса.

 

Проект ТН-системы с вертикальным коллектором

В нашем случае установка геотермального теплового насоса в условиях небольшой площади частного дома была возможна только с применением вертикальных зондов, помещённых в две геоскважины (45 м), и инверторного ТН со встроенным баком ГВС. Благодаря подобному типу установки появлялась возможность использовать весь потенциал ТН, при этом не занимая дополнительных площадей под буферные баки и баки ГВС (фото 3).

Геотермальный тепловой насос как инструмент для энергосбережения и решения непростых задач. 12/2017. Фото 3

Такой тип ТН пользуется спросом в частных домах с ограниченными возможностями по площадям открытых земельных участков. Наш случай — частный дом (70 м²), в котором реализована система отопления тёплыми полами и пассивное охлаждение фанкойлом от рассольного вертикального контура, расположенного на земельном участке общей площадью пять соток со всеми зданиями, сооружениями и садовыми насаждениями.

На территории коттеджного посёлка, где был расположен наш объект, каждый год происходило падение напряжения в электрической сети и падение давления в общей магистрали газопровода в самые морозные дни. При выборе основного источника тепла главным желанием хозяев дома было снизить риски, связанные с нестабильным энергоносителем, и тем самым обезопаситься от заморозки инженерных систем дома.

Другими требованиями стали экологичность и безопасность системы. И, конечно же, имелось немаловажное желание идти в ногу со временем, где очевидный выбор — тепловой насос.

Время, затраченное на реализацию проекта, составило более полугода ввиду проведения ремонтно-строительных работ с применением эффективных методов бесшовной теплоизоляции зданий (для снижения теплопотерь) и параллельного монтажа геотермальных зондов с прокладкой под домом, что и являлось уникальностью данного проекта.

Общая стоимость проекта с учётом всех строительно-задувных работ не превысила 1,5 млн руб.

 

Проект с горизонтальным коллектором

Использование горизонтального грунтового коллектора — достаточно распространённый метод отбора тепловой энергии вследствие простоты реализации и возможности использования открытых участков грунта для накопления солнечной тепловой энергии в верхних слоях почвы при глубине укладки не более 1,5 м, а также возможности сбора и организации системы орошения дождевыми водами и распространения по геотермальному полю организованного сбора со всей площади кровли.

Геотермальный тепловой насос как инструмент для энергосбережения и решения непростых задач. 12/2017. Фото 4

Требованием заказчика было обеспечить отопление производственной базы площадью более 1150 м² и одновременно снизить затраты на себестоимость производимой продукции. Единственным целесообразным решением в данном случае было применение геотермального теплового насоса для отопления тёплыми полами с использованием горизонтального грунтового коллектора (фото 4). Проектное решение, связанное с подведением газовой магистрали и его подключением к потребителю, а также дальнейшее сопровождение данного объекта надзорными органами (Ростехнадзором и газовыми службами) стали ключевыми моментами, которых хотел избежать наш заказчик. Таким образом, его предпочтение было отдано геотермальному тепловому насосу.

Геотермальный тепловой насос как инструмент для энергосбережения и решения непростых задач. 12/2017. Фото 5

На сегодняшний день проект находится в стадии пусконаладочных работ, срок реализации проекта составит порядка 13 месяцев с учётом затраченного времени на строительство самой производственной базы.

 

Речной коллектор

Другим достаточно интересным в плане его осуществления проектом стал объект площадью 100 м² на речном берегу.

В данном случае был применён принцип подводного коллектора с укладкой полиэтиленовых труб, закреплённых на дне реки. Организация отопления и кондиционирования в доме выполнена с помощью воздушных напольных фанкойлов. Для безопасности окружающей среды и водных биоресурсов применялся сертифицированный теплоноситель, в основе которого пищевой пропиленгликоль. Тем самым системы отопления и кондиционирования дома стали не только выгодны экономически, но и экологически безопасны.

Точная стоимость данного проекта не поддаётся расчётам ввиду затяжного ввода в эксплуатацию — более трёх лет.

Таким образом, наш опыт применения тепловых насосов показал не только рентабельность и безопасность, но и возможность обеспечения объекта теплом в условиях, когда на первый взгляд это кажется практически невозможным.

 

 

 

Источник: https://www.c-o-k.ru/articles/geotermalnyy-teplovoy-nasos-kak-instrument-dlya-energosberezheniya-i-resheniya-neprostyh-zadach

vkontakte facebook twitter
Предыдущие статьи