Энергосбережение в ЖКХ - информационный бюллетень

Ежемесячный информационный бюллетень

Новый номер
Архив номеров
О бюллетене
Об издателе
Подписка
Купить бюллетень

Размещение рекламы

 

Строительство теплонасосной станции мощностью 18 МВт на очищенных стоках

Выполнение работ по предварительному энергетическому обследованию систем горячего водоснабжения Шевченковского и Коммунарского  районов, а также центральных очистных сооружений левобережной части Запорожья (ЦОС-1) осуществлено компанией ЭСКО ЭКОСИС по заданию концерна “Городские тепловые сети” с целью подготовки предварительного ТЭО эффективности строительства теплонасосной станции на сбросном тепле сточных вод.

Целью обследования объектов  является  частичный перевод систем горячего водоснабжения указанных районов Запорожья с природного газа на электроэнергию с использованием утилизации сбросного тепла сточных вод, в том числе:

  • Сбор исходных данных и создание базы данных для технических и экономических расчётов.

  • Выбор оптимального варианта строительства ТНС.

  • Выполнение технико-экономических расчёта эффективности строительства ТНС.

  • Подготовка и защита отчёта с результатами ТЭР для Заказчика.

  • В настоящее время в мировой практике накоплен достаточный опыт строительства теплонасосных станций с утилизацией сбросного тепла сточных вод. В Украине к началу 2009 года семь городов уже приступили к строительству теплонасосных станций различной мощности для использования в системах городского теплоснабжения. Наиболее мощной строящейся ТНС является  проект ТНС в Виннице с проектной мощностью 41 МВт.

    Потенциал сбросного тепла сточных вод на ЦОС-1 при суточных объёмах сброса 140 000 м3 составляет в среднем 45 МВт зимой и более 90 МВт тепловой мощности летом. Суммарные потребности трёх прилегающих к ЦОС-1 районов Запорожья в тепловой энергии для горячего водоснабжения составляют в среднем 50 МВт тепловой мощности. Таким образом, целесообразно рассмотреть вариант оптимального использования потенциала сбросного тепла сточных вод для работы в централизованной системе горячего водоснабжения в базовом режиме.

    В предлагаемых решениях по строительству ТНС рассмотрено три основных варианта:

  • 1. Строительство ТНС с высокотемпературным циклом.

  • 2. Строительство комбинированной энергоустановки – когенерационной КГУ и ТНС.

  • 3. Строительство ТНС с низкотемпературным циклом.

  • Наиболее оптимальным вариантом является вариант 2.

    Материалы отчёта по энергоаудиту включают краткое описание предлагаемых вариантов строительства ТНС, технико-экономические оценки эффективности предлагаемых вариантов.

    В отчете приведены значения расчетов по упрощенной методике для двух вариантов строительства ТНС, в том числе для 2-х подвариантов для каждого варианта расчёта в зависимости от тарифов на природный газ.

    Стоимость газа в расчетах по 1 подварианту принята 984 грн./тыс.м3 – средняя стоимость газа для населения (80%) и бюджетной сферы (20%) по базе тарифов 1 квартала 2009 года; по 2 подварианту – 1 771 гривен/тыс.м3 (прогноз роста тарифов для 2011 года).

    Расчеты эффективности проекта выполнялись для 4-х подвариантов базового варианта 2. Разделение на подварианты выполнено по следующим переменным значениям: стоимость газа, стоимость капитальных вложений с учетом величины «зеленых инвестиций».

    Сводные показатели экономической эффективности для предлагаемого проекта строительства ТНС по варианту 2 (на основе комбинированной энергоустановки) приведены в таблицах 1.1.1, 1.1.2.

    Таблица 1.1.1. Сводные показатели экономической эффективности для варианта 2  проекта строительства ТНС (стоимость газа  984 грн./ тыс.м3)

    Наименование

    Единицы измерения

    1

    Экономические характеристики проекта

     

     

     

    1,1

    Срок жизни проекта

    лет

    15

     15

    1,2

    Капитальные затраты

    тыс.грн.

    136 195

    136 195 

    1,3

    Величина необходимых кредитных ресурсов

    тыс.грн.

    136 195 

     102 475

    1,4

    "Зеленые инвестиции"

    тыс.грн.

     0

     33 270

     

    Технические характеристики проекта

     

     

     

    2,1

    Тип теплового насоса

     

    НТ-3000

    НТ-3000

    2,2

    Тепловая мощность теплонасосной части

    Гкал/час

    12,9

    12,9

    2,3

    Количество тепловых насосов

    шт

    5

    5

    2,6

    Мощность электрооборудования ТНС

    МВт

    2,206

    2,206

    2,5

    Тип когенерационной установки (КГУ)

     

    G616-2,4

    G616-2,4

    2,6

    Мощность электрическая КГУ

    МВт

    2,4

    2,4

    2,7

    Мощность тепловая КГУ

    Гкал/час

    2,08

    2,08

    2,8

    Удельный расход газа на КГУ

    м.куб/квт

    0,25

    0,25

    2,9

    Суммарная тепловая мощность ТНС

    Гкал/час

    14,98

    14,98

     

    Эксплуатационные характеристики

     

     

     

    3,1

    Количество произведенной тепловой энергии

    Гкал/год

    115 848

    115 848

    3,2

    Количество потребленной электроэнергии

    тыс.кВт.ч

    15 139

    15 139

    3,3

    Количество электроэнергии от центральной сети

    тыс.кВт.ч

    4 415

    4 415

    3,4

    Производство  тепловой энергии  на КГУ

    Гкал/год

    12 609

    12 609

    3,5

    Производство  электроэнергии  на КГУ

    тыс.кВт.ч

    14 892

    14 892

    3,6

    Потребление природного газа на КГУ за год

    тыс.м.куб

    3 723

    3 723

    3,7

    Загрузка по тепловой мощности

    0,95

    0,95

    3,8

    Себестоимость производства тепловой энергии

    грн/Гкал

    89,1

    89,1

    3,9

    Тариф на электроэнергию (2 кл.).

    грн/т.кВт.ч

    584

    584

    3,10

    Тариф на газ (для населения)

    грн/т.м.куб

    984

    984

     

    Показатели эффективности

     

     

     

    4,1

    Коэффициент дисконтирования

     

    7%

     7%

    4,2

    Чистый интегральный доход (NV)

    тыс.грн.

     347 906

    384 806

    4,3

    Простой срок окупаемости инвестиций (PP)

    лет

    7,2

    6,2

    4,4

    Чистый интегральный дисконтируемый доход (NPV)

    тыс.грн.

    156 770 

    187 598

    4,5

    Дисконтируемый срок окупаемости (DPP)

    лет

    7,8* 

    6,5 

    4,6

    Индекс прибыльности (PI)

     

     2,15

    2,37 

    4,7

    Внутренняя норма рентабельности (IRR)

     

     1,3

    1,45

    * - с учётом изменения стоимости денежных средств, тарифов на газ и электроэнергию

    Таблица 1.1.2. Сводные показатели экономической эффективности для выбранного варианта проекта строительства ТНС (газ по 1771 грн./ тыс.м3)

    Наименование

    Единицы измерения

    1

    Экономические характеристики проекта

     

     

     

    1,1

    Срок жизни проекта

    лет

    15

     15

    1,2

    Капитальные затраты

    тыс.грн.

    136 195

    136 195 

    1,3

    Величина необходимых кредитных ресурсов

    тыс.грн.

    136 195 

     102 475

    1,4

    "Зеленые инвестиции"

    тыс.грн.

     0

     33 270

     

    Технические характеристики проекта

     

     

     

    2,1

    Тип теплового насоса

     

    НТ-3000

    НТ-3000

    2,2

    Тепловая мощность теплонасосной части

    Гкал/час

    12,9

    12,9

    2,3

    Количество тепловых насосов

    шт

    5

    5

    2,6

    Мощность электрооборудования ТНС

    МВт

    2,206

    2,206

    2,5

    Тип когенерационной установки (КГУ)

     

    G616-2,4

    G616-2,4

    2,6

    Мощность электрическая КГУ

    МВт

    2,4

    2,4

    2,7

    Мощность тепловая КГУ

    Гкал/час

    2,08

    2,08

    2,8

    Удельный расход газа на КГУ

    м.куб/квт

    0,25

    0,25

    2,9

    Суммарная тепловая мощность ТНС

    Гкал/час

    14,98

    14,98

     

    Эксплуатационные характеристики

     

     

     

    3,1

    Количество произведенной тепловой энергии

    Гкал/год

    115 848

    115 848

    3,2

    Количество потребленной электроэнергии

    тыс.кВт.ч

    15 139

    15 139

    3,3

    Количество электроэнергии от центральной сети

    тыс.кВт.ч

    4 415

    4 415

    3,4

    Производство  тепловой энергии  на КГУ

    Гкал/год

    12 609

    12 609

    3,5

    Производство  электроэнергии  на КГУ

    тыс.кВт.ч

    14 892

    14 892

    3,6

    Потребление природного газа на КГУ за год

    тыс.м.куб

    3 723

    3 723

    3,7

    Загрузка по тепловой мощности

    0,95

    0,95

    3,8

    Себестоимость производства тепловой энергии

    грн/Гкал

    89,1

    89,1

    3,9

    Тариф на электроэнергию (2 кл.).

    грн/т.кВт.ч

    818

    818

    3,10

    Тариф на газ (для населения)

    грн/т.м.куб

    1771

    1771

     

    Показатели эффективности

     

     

     

    4,1

    Коэффициент дисконтирования

     

    7%

     7%

    4,2

    Чистый интегральный доход (NV)

    тыс.грн.

     779 179

    815 347

    4,3

    Простой срок окупаемости инвестиций (PP)

    лет

    4,5

    2,3

    4,4

    Чистый интегральный дисконтируемый доход (NPV)

    тыс.грн.

    401 558 

    431 764

    4,5

    Дисконтируемый срок окупаемости (DPP)

    лет

    4,7

    2,4

    4,6

    Индекс прибыльности (PI)

     

     3,9

    4,1

    4,7

    Внутренняя норма рентабельности (IRR)

     

     1,9

    4,9

    В таблице 1.1.1 приведены данные расчетов по вариантам 2а и 2б для стоимости газа 984 грн/тыс.м.куб. В варианте 2б учитывается уменьшение капитальных затрат путем софинансирования за счёт привлечения средств инвесторов по механизмам зелёных инвестиций.

    В таблице 1.1.2. приведены данные расчетов по вариантам 2в и 2г для стоимости газа 1771 грн/тыс.м.куб. В варианте 2г учитывается уменьшение капитальных затрат путем софинансирования за счёт привлечения средств инвесторов по механизмам зелёных инвестиций.

    В приложениях А, Б приведена база данных энергопотребления системам горячего водоснабжения Шевченковского, Коммунарского и Жовтневого районов за период 2006 – 2008 гг.

    1. Обзор проектов строительства теплонасосных станций на сточных водах

    1.1. Энергетический потенциал тепловой энергии сточных вод в Украине

    Основными источниками низко потенциальной сбросовой теплоты техногенного происхождения с вентиляционные выбросы и охлаждающая вода технологического и энергетического оснащения предприятий, промышленные и коммунально-бытовые стоки. Опыт ведущих стран свидетельствует, что наиболее эффективным есть использования тепловой энергии сточных вод с помощью тепловых насосов.

    В Украине канализационные системы централизованного отвода коммунально-бытовых стоков функционируют в 427 городах, 515 поселках городского типа, 856 селах. Удельный объем коммунально-бытовых стоков составляет 0,15-0,4 куб. г на одного жителя за пору. Этот показатель в значительной мере зависит от доступности воды и социально-экономических условий в отдельных регионах.

    В Украине общий годовой объем коммунально-бытовых стоков составляет близко 3740 млн. м3. Температура стоков составляет 12-20°С в зависимости от сезона. Мощные теплонасосные станции теплоснабжения могут размещаться возле отводных каналов очищенных коммунально-бытовых вод. Возможно создание отдельных теплонасосных установок для утилизации теплоты условно чистых стоков бассейнов, спортивных комплексов, стиральных комбинатов и других объектов бытового и промышленного назначения.

    Для расчета ресурсов низкопотенциальной тепловой энергии сточных вод принято, что температура стоков в летний период составляет 20°С, а в зимний период 12°С. В идеальном случае в тепловом насосе сточные воды можно охладить до 0°С, но в реальных условиях достигается охлаждение до 0,5°С.

    Теоретические ресурсы низкопотенциальной тепловой энергии сточных вод рассчитываются, исходя из общего объема канализационных стоков соответствующей области. Технически доступные ресурсы рассчитываются, исходя из общего объема очищенных канализационных стоков от городских поселений.

    Экономически целесообразные объемы использования низкопотенциальной тепловой энергии сточных вод рассчитываются, исходя из половины объема очищенных стоков от городских поселений соответствующей области (учитываются ограничения, связанные с неравномерностью поступления стоков).

    Благодаря работе теплонасосных станций можно уменьшить потребление высококачественного топлива в коммунальных системах теплоснабжения; при использовании тепловых насосов с приводом от двигателей внутреннего сгорания, паро- или газотурбинных установок значительно увеличиваются возможные объемы производства товарной тепловой энергии, а эффективность теплонасосных станций возрастает почти в два раза.

    Ниже приведены данные о потенциале сбросного тепла сточных вод в Украине.

    Таблица 1.2. Потенциал низкопотенциальной тепловой энергии сточных вод, тыс. МВт*ч/год

    № п/п

    Области

    Общий потенциал

    Технический потенциал

    Целесообразно-экономический потенциал

    1

    Винницкая

    1170

    636

    239

    2

    Волынская

    761

    383

    144

    3

    Днепропетровская

    9398

    4825

    1809

    4

    Донецкая

    8550

    4089

    1533

    5

    Житомирская

    1155

    499

    187

    6

    Закарпатская

    903

    378

    142

    7

    Запорожская

    3091

    1535

    576

    8

    Ивано-Франковская

    1869

    912

    342

    9

    Киевская

    9608

    5086

    1907

    10

    Кировоградская

    836

    451

    169

    11

    Луганская

    2971

    1329

    498

    12

    Львовская

    4979

    2616

    981

    13

    Николаевская

    1232

    653

    245

    14

    Одесская

    3879

    1735

    651

    15

    Полтавская

    1683

    853

    320

    16

    Ровенская

    1701

    523

    196

    17

    Сумская

    1024

    456

    171

    18

    Тернопольская

    744

    376

    141

    19

    Харьковская

    5273

    2825

    1059

    20

    Херсонская

    870

    448

    168

    21

    Хмельницкая

    1135

    542

    203

    22

    Черкасская

    2229

    774

    290

    23

    Черновицкая

    487

    264

    99

    24

    Черниговская

    924

    478

    179

    25

    АР Крым

    3312

    1273

    477

     

    ВСЕГО

    69781

    33939

    12726

    1.2. Проект в Ульяновске, РФ

    В настоящее время в Ульяновске на водовыпуске городских очистных сооружений МУП «Ульяновскводоканал» производится холостой сброс осветленной воды, среднегодовая температура которой составляет около 18оС (25оС в летний период при температуре окружающей среды 28оС; не ниже 15оС в зимний период при температуре окружающей среды – 27оС), по двум металлическим трубопроводам в Куйбышевское водохранилище р. Волга.

    Ульяновским областным технопарком разработан проект использования теплового энергетического потенциала городских очистных сооружений. Предлагаемый проект заключается в строительстве автоматизированной теплонасосной станции (далее – ТНС), утилизирующей низкопотенциальное тепло очищенных сточных вод для нужд отопления и горячего водоснабжения корпусов очистных сооружений Ульяновска.

    Очищенная сточная вода из контактных резервуаров очистных сооружений самотеком попадает в ТНС – систему, состоящую из теплонасосных установок и дополнительного оборудования, в которой передает низкопотенциальную тепловую энергию хладону, имеющему низкую температуру кипения, и далее самотеком по трубопроводу сбрасывается в р. Волгу. Фреон при кипении и сжатии в компрессорах теплонасосных установок передает тепло сетевой воде из обратного трубопровода, которая нагревается до необходимой температуры и сетевыми насосами подается в здания и корпуса очистных сооружений в целях их отопления и горячего водоснабжения.

    Привод компрессоров теплонасосных установок осуществляется за счет работы газопоршневой машины, работающей на природном газе. Тепло с уходящими выхлопными газами от работы газопоршневой машины идет на нагрев сетевой воды в теплообменнике-утилизаторе. В результате утилизации на нагрев воды требуется меньший расход природного газа.

    ТНС будет вырабатывать тепловую энергию на нужды отопления и горячего водоснабжения городских очистных сооружений МУП «Ульяновскводоканал» (г.Ульяновск) и обеспечивать режим отопления 75/40оС. Себестоимость 1 Гкал тепловой энергии, по расчётам, будет составлять 4-5 доллара.

    1.3. Теплонасосная установка в Зеленограде, РФ

    Во втором квартале 2004 г. вступила в строй полномасштабная экспериментальная теплонасосная установка, утилизирующая теплоту сточных вод, предназначенная для подогрева водопроводной воды перед котлами районной тепловой станции (РТС) № 3 г. Зеленограда.

    На рисунке 1.1 показан фрагмент помещения экспериментальной теплонасосной установки, утилизирующей теплоту сточных вод.

    Рисунок 1.1.

    Помещения экспериментальной теплонасосной установки, утилизирующей теплоту сточных вод

    Установка предназначена для отработки технологии утилизации теплоты неочищенных сточных вод, определения влияния работы установки на режимные параметры тепловой станции, проверки экономической эффективности и разработки рекомендаций по созданию аналогичных установок в городском хозяйстве Москвы и других крупных и средних городов.

    Установка создана в Восточной коммунальной зоне г. Зеленограда на территории районной тепловой станции РТС-3. В качестве низкопотенциального источника теплоты используются неочищенные бытовые сточные воды, аккумулируемые в приёмном резервуаре главной канализационной насосной станции (ГКНС) производственного управления "Зеленоградводоканал", расположенной в полукилометре от территории РТС-3.

    АТНУ включает пять основных частей:

  • теплонасосный тепловой узел (ТТУ);

  • трубопроводы системы сбора низкопотенциального тепла (ССНТ);

  • теплообменник - утилизатор;

  • трубопроводы напорной канализации;

  • группу подающих фекальных насосов в ГКНС.

  • Основные проектные параметры установки приведены в таблице 1.3.

    Таблица 1.3. Основные проектные параметры установки

    п/п

    Наименование

    Параметр

    1

    Тепловая мощность, кВт

    2000±15%

    2

    Тепловая мощность утилизации, кВт

    1716,7

    3

    Температура нагрева вод, °С

    30

    4

    Электрическая мощность ТТУ, кВт

    479,2

    5

    Полная электрическая мощность, кВт

    506,2

    6

    Температура сточных вод, °С

    20

    7

    Расход сточных вод, м3/час

    400

    8

    Коэффициент трансформации

    4,0

    Полученные положительные результаты позволяют распространять накопленный опыт при проектировании систем, утилизирующих теплоту неочищенных сточных вод при помощи тепловых насосов.

    1.4. Проекты ТНС в Швеции

    В вопросе внедрения тепловых насосов большой мощности наибольший интерес представляет собой Швеция. В стране с достаточно суровым климатом и с населением около 9 млн. чел. более половины жилого фонда отапливается за счёт использования тепловых насосов. При этом в крупных городах Швеции, таких как Стокгольм, Гетеборг, которые имеют крупные централизованные системы теплоснабжения, основные объёмы теплоснабжения осуществляются за счёт крупных теплонасосных станций, использующих в качестве низкопотенциального источника теплоснабжения морскую или озёрную воду, бытовые и/или промышленные стоки.

    Так, в Стокгольме, с 1986 г., работает крупнейшая в мире теплонасосная станция общей установленной мощностью 325 МВт. Эта станция  использует в качестве источника тепловой энергии воду Балтийского моря, имеющую температуру в зимнее время около + 4,0ºС. Эта теплонасосная станция оборудована 13-ю параллельно работающими модульными теплонасосными агрегатами единичной мощностью по 25 МВт с турбокомпрессорами, приводимыми в движение электродвигателями. Теплонасосные модули размещены на баржах, установленных в заливе моря.

    При коэффициенте использования тепла около 2,5, себестоимость тепловой энергии, производимой этой теплонасосной станцией в условиях Швеции (где отсутствует природный газ и в качестве топлива для нужд коммунального теплоснабжения используется в основном жидкое топливо или прямой электронагрев) ниже почти в три раза по сравнению с традиционными котельными на жидком топливе и в два раза ниже по сравнению с прямым электронагревом.

    Ниже приведены данные о строительстве ТНС на стоках в городах Швеции

    Таблица 1.4. Данные о строительстве ТНС на стоках в городах Швеции

    п/п

    Города

    Мощность,

    МВт

    Год

    1

    Гётеборг

    2 х 29.0

    1983

    2

    Карлстад

    1 х 15.0

    1984

    3

    Евле

    1 х 14.0

    1984

    4

    Эстерсунд

    1 х 10.0

    1984

    5

    Стокгольм Лидингё

    1 х 11.0

    1984

    6

    Эребру

    2 х 20.0

    1985

    7

    Умео

    2 х 17.0

    1985

    8

    Эслоу

    1 х 80.0

    1986

    9

    Гётеборг

    2 х 42.0

    1986

    10

    Стокгольм

    4 х 30.0

    1986

    11

    Стокгольм

    2 х 20.0

     

    1.5. Проект ТНС в Краматорске

    В настоящее время во многих странах тепловые насосы интенсивно вытесняют традиционные способы теплоснабжения, основанные на сжигании органического топлива. Причем речь идет уже не о локальном или ограниченном применении теплонасосного теплоснабжения, а о замене им традиционного теплоснабжения с максимальным уменьшением сжигаемого при этом органического топлива.

    Практически неисчерпаемым источником дешевой тепловой энергии является тепло канализационных стоков. Температура хозяйственно-бытовых канализационных стоков колеблется в пределах 15-25°С и даже в самое холодный период года не опускается ниже 14°С. С канализационными стоками в природу сбрасывается огромное количество тепла. Эта тепловая энергия на данный момент никак не используется.

    Новые технологии с применением тепловых насосов дают возможность утилизировать низкопотенциальное тепло стоков и использовать его для нужд горячего водоснабжения и отопления коммунальных объектов, что позволит значительно снизить себестоимость тепловой энергии. При температуре стоков 18–20°С коэффициент преобразования теплового насоса составляет 4–5, т.е. на 1 кВт-ч затрачиваемой электрической энергии получается 4–5 кВт-ч полезной тепловой энергии. При действующих в настоящее время ценах на тепловую и электрическую энергию стоимость тепла, выработанного тепловым насосом, в указанных пределах коэффициента трансформации будет в 1,2-1,5 раза ниже стоимости теплоты в традиционных системах отопления.

    Проектом предусматривается создание пилотной теплонасосной установки для системы горячего водоснабжения с использованием парокомпрессионных тепловых насосов, утилизирующих теплоту канализационных стоков, что в значительной степени сократит потребление органического топлива в городском коммунальном хозяйстве, снизит техногенную нагрузку на окружающую среду и, в связи с круглосуточной работой оборудования, обеспечит более равномерную нагрузку электропотребления.

    Станция перекачки канализационных стоков в г. Краматорске находится на расстоянии 70 метров от действующей котельной, в которой планируется разместить теплонасосное  оборудование.

    В межотопительный период котельная работает только на ГВС и круглогодично обеспечивает горячей водой жилые дома микрорайона. Нагрев сетевой воды осуществляется в кожухотрубных теплообменниках «вода-вода», а теплоноситель нагревается в газовых котлах.

    Для сглаживания неравномерности потребления горячей воды и уменьшения единичной мощности оборудования рядом с котельной установлены баки - аккумуляторы горячей воды (два теплоизолированных бака объемом 5 м3 каждый).

    На канализационной насосной станции неочищенные хозяйственно-бытовые стоки, поступающие по канализационным коллекторам, собираются в подземном приемном резервуаре, после чего перекачиваются на очистные сооружения с помощью фекальных насосов.

    Неочищенные сточные воды, имеющие температуру около 20°С, из приемного резервуара фекальными насосами подаются в теплообменник-утилизатор, где отдают теплоту промежуточному теплоносителю (воде), охлаждаясь до температуры 12-14°С, после чего по трубопроводу возвращаются в резервуар.

    Нагретый в теплообменнике-утилизаторе до 10-12°С промежуточный теплоноситель подается в испаритель теплового насоса , где охлаждается до температуры 8°С, отдавая теплоту хладону парокомпрессионного контура, и вновь направляется в теплообменник-утилизатор.

    Образующиеся в испарителе пары хладона сжимается в компрессоре и конденсируется при высокой температуре, нагревая проходящую через конденсатор сетевую воду.

    Подобная теплонасосная установка мощностью 2000 кВт, работающая с использованием теплоты канализационных стоков и предназначенная для подогрева водопроводной воды перед котлами районной тепловой станции, была введена в эксплуатацию в г. Зеленограде в 2004 году. Испытания показали высокую эффективность установки. В процессе первого цикла испытаний была достигнута экономия энергии 65%. Авторы отмечают, что планируется достичь 75 % экономии энергии.

    Ожидаемое с января 2009 г повышение цен на газ в 1,5 раза сокращает срок окупаемости до 4 лет.

    1.6. Система DHC в Японии, использующая необработанные сточные воды как источник нагрева и охлаждения воды

    Впервые в Японии, в районе Koraku 1-chome в Токио, для теплоснабжения района установлена система DHC, использующая тепло необработанных сточных вод. Как ожидается, использование тепла сточных вод уменьшит потребление энергии и выброс парниковых газов. Применение этой системы уменьшает потребление энергии на 20%, выброс CО2 и NOx на 40 и 37% соответственно.

    Сточные воды уже использовались в других проектах как источник низкопотенциального тепла для тепловых насосов. Однако проект в Токийском районе Koraku 1-chome уникален тем, что впервые в Японии используются неочищенные, необработанные сточные воды, что позволяет использовать тепловые насосы не только на очистных станциях, но и на станциях перекачки и канализационных сетях.

    В дальнейшем ожидается значительное увеличение использования сточных вод в качестве источника низкопотенциального тепла.

    Объем канализационных стоков, производимых в огромных количествах большими городами, практически не изменяется в течение года. Температура сточных вод ниже температуры наружного воздуха в летнее время и выше в зимнее. Это делает их идеальным источником низкопотенциального тепла для использования в тепловых насосах. По некоторым оценкам, в городские коммуникации вместе со сточными водами сбрасывается около 40% использованного тепла. Цель проекта заключается в том, чтобы использовать этот огромный источник тепла для районной системы DHC, работающей на тепловых насосах, экономя значительное количество энергии и существенно сокращая выбросы NOx и CО2.

    Теплообменники на DHC-станции сконструированы ниже насосной станции для перекачки сточных вод. Они используются для передачи тепловому насосу тепла сточных вод, текущих через насосную станцию. Тепловой насос позволяет получить охлажденную или подогретую воду (рис. 1.2). Эта система уменьшает потребление энергии (электроэнергии) на 20% по сравнению с тепловым насосом, использующем воздух в качестве низкопотенциального источника тепла.

    Для удаления большинства взвешенных твердых частиц в стоках применяется автоматический фильтр. Для защиты от коррозии деталей насоса используется нержавеющая сталь, для труб теплообменника – титан. Очищаются трубы теплообменника установленными внутри щетками.

    На DHC-станции смонтированы 3 тепловых насоса, 2 с охлаждающей способностью 10,5 МВт и нагревающей способностью 12,8 МВт каждый и 1 тепловой насос с  охлаждающей способностью 3,9 МВт и нагревающей – 5 МВт. Этот насос используется периодически, когда возникает необходимость подачи горячей и холодной воды одновременно. Расход сточных вод, проходящих через DHC-станцию, составляет до 129 600 м3 в день. Станция охлаждает воду до +7°C и нагревает до +47°C и обеспечивает этой водой здание общей площадью 126 400 м2, подавая ее через тепловую сеть, выполненную по 4-трубной схеме, проложенную под землей на глубине 7–8 м.

    Для выравнивания тепловой нагрузки и использования недорогого ночного электричества на станции установлены баки-аккумуляторы общим объемом 1 520 м3.

    1 – Насос;

    2 – Тепловая сеть системы DHC;

    3 – Канализационная труба (выход);

    4 – Тепловой насос (НР-3);

    5 - Тепловой насос (НР-2);

    6 - Тепловой насос (НР-1);

    7 - Канализационная труба (вход);

    8 - Тепловая сеть системы DHC;

    9 – Отстойник;

    10 - Теплообменник

     

    Рисунок 1.2

    Теплонаносная станция

    Источник: ЭСКО «ЭкоСис»,www.ecosys.com.ua