Файл: Пояснювальна записка до дипломного проекта на здобуття освітньокваліфікаційного рівня Спеціаліст" за фахом 000008 Енергетичний менеджмент".doc

Срок окупаемости дополнительных капиталовложений:

Т = К/(Эт – fар ), (4.9)

(

где К – капиталовложения, связанные с использованием тепловых насосов

f_ар – ежегодные отчисления на ремонт и амортизацию ТНУ, промежуточных теплообменников, транзитной тепловой сети, сетевой насосной установки;

Э_т – годовая экономия затрат на топливо, обусловленная использованием тепловых насосов в системе теплоснабжения.

Т = 3528000/(410600 – 59300) = 10 лет.

Поэтому, экономически наиболее влиятельным фактором является тариф на электроэнергию. Тем более что в Украине имеется опыт дифференцирования тарифов на электроэнергию для предприятия.

Выполненный краткий анализ проблем и возможностей использования теплонасосной технологии преобразования низкопотенциальной теплоты позволяет сделать следующие выводы:

1. 
   Теплонасосная технология преобразования низкопотенциальной природной энергии или теплоты вторичных низкотемпературных энергоресурсов в высокопотенциальную тепловую энергию, пригодную для практического использования, представляет собой не очередную модернизацию традиционных энергоисточников, а внедрение относительно нового, прогрессивного, высокоэффективного и экологически чистого способа получения теплоты.
   
2. 
   На сегодняшний день для решения проблем энергосбережения ТН являются наиболее перспективными среди источников «нетрадиционной энергетики» благодаря возможности «черпать» возобновляемую энергию из окружающей среды. В мировой практике для преобразования низкопотенциальной теплоты наибольшее распространение получили парокомпрессионные ТН с электрическим приводом.
   
3. 
   В мире эксплуатируются миллионы теплонасосных установок различного функционального назначения, обеспечивая колоссальную экономию первичных энергоресурсов и значительное снижение эмиссии СО2 и других вредных выбросов в атмосферу. Области наиболее перспективного внедрения ТН - это системы тепло- и хладоснабжения промышленных технологических процессов, отопления, кондиционирования, горячего водоснабжения объектов жилищно-коммунального комплекса, энергетика.
   
4. 
   Украина существенно отстает от стран мирового сообщества как по производству, так и по внедрению ТН в различные области экономики. В Украине нет промышленного производства ТН, внедренные установки производятся, как правило, в единичных экземплярах, но даже при своих не оптимальных параметрах подтверждают достоинства и уникальность применения ТН как эффективных энергосберегающих источников теплоты в различных отраслях экономики.
   
5. 
   Конкурентоспособность ТН зависит от большого числа факторов термодинамического, конструктивного, экономического характера, от их функционального назначения и экологического воздействия на окружающую среду и др. В каждом конкретном случае на основании технико-экономических расчетов определяется целесообразность внедрения ТН конкретного типа в качестве источника теплоты для конкретного потребителя. Упрощенный подход к подбору мощностей и комплектующих, выбору схемных решений, к монтажу и сервисному обслуживанию относительно дорогих ТН может привести к дискредитации идеи внедрения теплонасосных технологий у отечественного потребителя.
   

---

5 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
5.1 Обзор промышленных тепловых насосов на рынке Украины

---

Потенциал тепловых насосов большой мощности

Рост стоимости энергоносителей, а особенно для коммерческих, промышленных и других организаций является большой проблемой, особенно в последние годы. Расходы на отопление и охлаждение занимают все большую долю в эксплуатационных расходах, поэтому использование возобновляемых источников энергии должны снизить инвестиционные риски. Для построения наиболее эффективных с минимальными эксплуатационными затратами систем для отопления и кондиционирования являются тепловые насосы нового поколения. Эта технология уже доступна и оправдывает свои ожидания.

Например, ратуша в Цюрихе с 1937 года отапливается водой из близлежащей реки с помощью теплового насоса. Технология не нуждается в субсидировании и не имеет никаких вредных экологических, экономических и этических последствий.

Тепловые насосы большой мощности Waterkotte имеют директивы в области энергоэффективности (энергетический сертификат - паспорт здания), а это самый недорогой способ достичь этого без ущерба зданию. Это должно также сохраняться при энерготехнической реконструкции (например, охрана исторических памятников). К минимизации общих эксплуатационных затрат на отопление и кондиционирование здания  позволяет создать условия для  повышения стоимости основных фондов и недвижимости.

В то время как тепловые насосы уже широко используются для частных домов и коттеджей у насосов есть большой потенциал для отопления зданий большой площади.

Места применения теплового насоса

Высокопроизводительные тепловые насосы большой мощности находят своё применение в следующих отраслях:

• 
  Здания: отопление, горячее водоснабжение и кондиционирование офисных зданий, жилых домов и коттеджей, административных зданий, учебных заведений.
  
• 
  Центры досуга: отопление, кондиционирование и горячее водоснабжение, нагрев воды в бассейне, лед для катков.
  
• 
  Супермаркеты: отопление и кондиционирование.
  
• 
  Городская инфрастуктура: подогрев улиц и дорог, использование тепла коллекторов сточных вод/теплоотвод.
  
• 
  Сельское хозяйство: отопление теплиц и др.
  
• 
  Промышленность: регенерация тепла для охлаждения.
  
• 
  Пищевая промышленность: использование тепла в молочной и мясной промышленности .
  

---

Достижению высоких текущих показателей способствует новая технология Waterkotte Vapour Injection WVI («Расширенный впрыск пара») обеспечивающая эффективную работу в режиме обогрева при низкой температуре окружающей среды.

Преимущества технологии WVI:

• 
  Увеличение тепловой мощности/мощности охлаждения;
  
• 
  Увеличение числа показателей (при W10/W50 С 3,7 до 4,1);
  
• 
  Моновалентная эксплуатации при наружной температуре воздуха -18°C;
  
• 
  Максимальная температура нагрева до 65°C;
  
• 
  Серийное применение больших тепловых насосов;
  
• 
  Серийное применение небольших воздушных тепловых насосов.
  

WVI - Исполнение винтовых компрессоров

• 
  Уникальный эко - канал интегрированный в золотниковый клапан;
  
• 
  Повышенная холодильная мощность и коэффициент СОР благодаря дополнительному холодильному кругообороту (двухступенчатое холодильное расширение);
  
• 
  Повышенная нагревательная мощность благодаря повышенному потоку вещества.
  

Осуществлена оптимизация производственных значений:

1. 
   Оптимизировано использование хладагентов с учетом границ использования.
   
2. 
   Оптимизировано использование компрессоров.
   
3. 
   Оптимизировано объединение холодильного цикла.
   
4. 
   Соответствующее применение испарителя и конденсатора.
   
5. 
   Оптимизация конструкции и расширено применения тепловых насосов.
   
6. 
   Разработка оптимального режима охлаждения.
   
7. 
   Решающее влияние на эффективность работы теплового насоса состоит в выборе оптимального компрессора.
   

Для работы используется Scroll-компрессор до 100 кВт, от 100 кВт до

1 МВт – винтовой и турбо компрессор. Базовая серия снабжается герметичными компактными винтовыми компрессорами наивысшей эффективности и надежности.

Преимущества винтового компрессора:

1) максимальная теплопроизводительность, холодопроизводительность;

2) максимальная температура нагрева 65°С;

3) хладагент R134;

4) 2-х ступенчатое, 4-х ступенчатое плавное регулирование мощности;

5) необслуживаемая конструкция;

6) высокая эксплуатационная надежность благодаря эффективной принудительной смазке с 3-х полосным, интегрированным сепаратором;

7) механическая разгрузка запуска выравниванием давления при каждом включении компрессора;

8) период безремонтного пробега для винтовых компрессоров на порядок дольше, чем для стандартных поршневых компрессоров.

---

Преимущества электронного впрыска WECC (Waterkotte Еlectronical Cooling Cycle) 

• 
  Регулируемый впрыск на испаритель и экономайзер.
  
• 
  4-х ступенчатое плавное регулирование мощности.
  
• 
  Высокие показатели, защита от перегрева.
  
• 
  Контролируемая функция Turbo .
  

Контроль и регулирование мощности в промышленных насосах.

Power Control в Waterkotte - промышленные тепловые насосы с турбонаддувом:

1. 
   Плавное регулирование мощности оборотов турбины в диапазоне от 18.000 до 48.000 об./мин.
   
2. 
   Точная регулировка мощности, необходимая для отопления здания.
   
3. 
   Высокие численные показатели в части нагрузки – Operating.
   
4. 
   Автоматический контроль границ использования мощности собственной электроникой
   
5. 
   Автоматический контроль компрессора  за соблюдением ограничений при изменении нагрузки.
   

Регулировка и система управления промышленными тепловыми насосами с винтовыми компрессорами:

• 
  16-битный микропроцессор и 2 Мб флэш-память.
  
• 
  Считывание состояний всех входов и выходов, рабочих температур и рабочих давлений.
  
• 
  Контроль и программирование отопления внешним датчиком.
  
• 
  Постоянно заданное значение управления после регулируемого конденсатора - температура входа или температура буфера.
  
• 
  Панель управления с LCD-дисплеем 120x32 пикселей с 6 клавишами.
  
• 
  Контроллер обмена информацией, с несложной интегрирацией в системы управления зданием. Совместим со всеми стандартными протоколами Modbus, BACnet, LonWorks ,TCP/IP.
  

Постоянный контроль и запись параметров состояния через Интернет или ЛВС с Super-Vision-System Waterkotte- модем, сотовый телефон.

Для усовершенствования ряда показателей и принятие ряда решений была недавно построенная тестовая лаборатория:

• 
  Полностью автоматизированная измерительная система для измерения и контроля больших тепловых насосов до 500 кВт тепловой мощности.
  
• 
  Измерение точности в соответствии с EN14 511 и EN 378.
  
• 
  Автоматическое протоколирование и архивное хранение результатов измерения.
  

 Примеры применения промышленных тепловых насосов большой мощности в различных областях:

 Школы, населенные пункты, гидротехнические сооружения, отели, муниципальные здания, детские сады, общественные бассейны, курортные центры, залы производства, фабричные здания, производство, гальваническая индустрия, очистные сооружения, теплицы, автомобильные мастерские, автомойки и т. д.

---