Поиск по сайту

Гибридные установки на основе теплового насоса «воздух-вода»

«Курс у нас один — правильный.…»*    

Гибридная установка состоит из двух источников тепловой энергии – теплового насоса «воздух-вода» и традиционного источника тепла. Традиционным источником может быть котел на природном или сжиженном газе, котел на жидком топливе или пеллетный котел. Эти два источника тепла связаны между собой гидравлической обвязкой и гидроконтроллером –автоматикой, специально разработанной для их согласованной работы и совместного управления. В статье 3 приводились расчеты, показывающие, что самое затратное отопление с источниками тепла - котлами на дизельном топливе, сжиженном газе и электрокотлами, на уровне 3-4  руб./кВт.ч вырабатываемой тепловой энергии. Заметно дешевле отопление с помощью пеллетного котла – около 1,4 руб./кВт.ч.  И самое выгодное отопление с помощью котла на природном газе – 0,54 руб./кВт.ч

Рассмотрим особенности каждой из этих гибридных установок.
1. Гибридный котел – ТН «воздух-вода» и электрокотел.  Это самый дешевый вариант по первоначальным затратам на оборудование и самый простой в техническом исполнении. Он практически не требует технического обслуживания и не имеет быстроизнашиваемых деталей.  В качестве электрокотла можно использовать так называемый электропатрон или электровставку. Основными недостатками такого гибрида являются высокие эксплуатационные затраты и большая электрическая нагрузка. Электрокотел должен иметь мощность, способную покрыть теплопотери отапливаемого объекта. Необходимо учитывать и других потребителей электроэнергии в суммарной нагрузке данного объекта.

2. Гибрид ТН «воздух-вода» и жидкотопливный  котел:

Тепловой насос .jpg 

Это также один из относительно недорогих вариантов по первоначальным затратам. Жидкотопливный котел состоит из наддувного котла и дизельной вентиляторной горелки. Дизельные горелки бывают двух типов – желтого и голубого “blue angel” пламени. Горелки голубого пламени отличаются от горелок желтого пламени конструкцией  жаровой трубы с системой  рециркуляции части отработанных газов , которая используется для дожигания остаточного кислорода и снижения выбросов NOx. Существуют также конденсационные дизельные котлы, использующие скрытую теплоту парообразования. Недостатки такого гибрида:  необходимость организации системы топливохранения, т.е. топливных емкостей и систем топливопроводов с фильтрами и деаэраторами. Периодическая заправка топливных емкостей (вызов топливозаправщика), наличие быстроизнашивающихся деталей , необходимость в периодическом техническом обслуживании, включающим замену быстроизнашивающихся деталей – форсунок, топливных фильтров и др.), проверку качества сгорания топлива, периодическую чистку топки котла и дымохода от сажи. В отработанных газах жидкотопливного котла содержится сера, которая при взаимодействии с остаточным кислородом образует серный ангидрид, который , в свою очередь, соединяется с  водяными парами  и образует серную кислоту. Точка оседания (конденсации) этих кислотных соединений не совпадает с точкой выпадения росы водяного пара – 60-65 град. С . т.к. кислотность среды повышает порог конденсации до 130 -180 град.С  Если мельчайшие частички сажи находятся в сухой среде, то они изолированны друг от друга и легко удаляются через дымоход котла. Если же они попадают во влажную среду, то оседают на стенках топки котла и в газоходе, образуя хлопья. Эти хлопья сажи имеют повышенную кислотность и отлагаясь на металлических частях  котла и системы удаления выхлопных газов, разъедают их.  Сажа  ухудшает процесс теплообмена и дымоудаления и может привести к остановке котла и даже к воспламенению хлопьев сажи. 
Для гибридной установки ТН-дизельный котел наиболее предпочтительно использование в качестве второго источника тепла конденсационного котла с дизельной горелкой голубого пламени, т.к. в таких котлах конденсация водяного пара, содержащегося в выхлопных газах котла происходит в специальном теплообменнике - экономайзере, изготовленным, как правило, из нержавеющей стали.  Кроме того, при конденсации водяных паров происходит передача в контур теплоносителя дополнительного скрытого тепла. Такая гибридная установка наиболее эффективна с точки зрения эксергетического потенциала.  

3. Гибридный котел – ТН «воздух-вода» и котел на сжиженном газе (пропан-бутановая смесь) или на природном газе  (метан):

Тепловой насос 2

Газовые котлы бывают атмосферные, в которых горение происходит при естественной тяге воздуха в топке котла, и наддувные, с вентиляторными горелками, обеспечивающими принудительную подачу воздуха. Как правило, для бытовых нужд используются котлы с атмосферной горелкой, а для промышленных целей -  котлы с вентиляторной горелкой. Это  обусловлено их большей компактностью по сравнению с атмосферниками. Существуют также конденсационные газовые котлы, в которых используется скрытая теплота парообразования в отходящих газах.
Гибрид – ТН с котлом на сжиженном газе, требует установки газгольдера , также требуется периодический вызов и  заправка сжиженным газом резервуара газгольдера, необходимо ежегодное техническое обслуживание, проверка качества сгорания топлива и др.
Гибрид  ТН с котлом  на природном газе, не требует установки газгольдера , однако первоначальные затраты – на получение техусловия для подключения к газовой трубе, выполнения проекта подключения,  прокладка и врезка в газопровод и т.д. являются наибольшими. Требуется также заключение ежегодных договоров на обслуживание котла, придомового ШРП.

4. В газе не содержится сера, поэтому порог выпадения конденсата равен точке росы водяного пара  -  60- 65град. С  Однако, проблема состоит в наличии большого количества воды в выхлопных газах. Так, например, при сжигании метана образуется около 1,6 литров воды  в одном кубическом метре выхлопных газов (для сравнения, при сжигании дизельного топлива – около 0,6 литров в одном кг). Использование теплового насоса  в паре с конденсационным котлом  также предпочтительней для получения максимальной выгоды. Как уже отмечалось,  снижение температуры отопительной воды на 1 градус повышает СОР теплового насоса на 2,5%, а именно конденсационные котлы способны наиболее эффективно работать по низкотемпературному графику.Гибрид – ТН «воздух-вода» и котел на пеллетах.  Пеллетные котлы – сложные технические устройства, оснащены системами очистки горелки от пепла, дозированной подачи пеллет из топливной емкости и другими механизмами. Это дорогое оборудование. Для пеллетных котлов требуется  организация хранилища пеллет, защищенного от осадков, для нормальной работы механизмов очистки горелочного устройства требуются пеллеты высокого качества, в противном случае механизмы могут выйти из строя. Эксплуатационные издержки также велики, качественные пеллеты более дорогие  (пеллеты должны быть древесными, зольность не влияет на процесс горения, а влияет только на количество золы), требуется периодическое обслуживание, и чистка котла от пепла, погрузка – разгрузка пеллет.
Котел на углеводородном топливе в  составе любой гибридной установки имеет годовое число часов использования на порядок меньше  по сравнению с моновалентным вариантом – когда используется только котел, и следовательно имеет намного больший ресурс и требует существенно меньших эксплуатационных издержек, он потребляет на порядок меньше углеводородного топлива (не требуется организация больших топливохранилищ). При этом котел в составе гибридной установки обеспечивает 100% резервирование в случае отказа теплового насоса. При отключении электроэнергии намного проще организовать систему бесперебойного электроснабжения котла, особенно важно это в зимний период времени, когда существует риск замерзания системы отопления (можно установить недорогой ИБП с мощностью, обеспечивающей работу только автоматики горелки и насосов отопления).  

               *Цитаты Черномырдина В.С.    


      Василевский Сергей  Борисович
                                                                                   Руководитель направления ТН
                                                                                   ООО «ТУРКОВ

Поделиться в социальных сетях:

0