Геотермальные источники в зеленом строительстве


Березин А.С. , Майер А.Д. , студенты 3 курса 9 группы ИЭУИС

Научный руководитель- 

Манухина О.С., к.э.н., профессор каф.ОСУН МГСУ

 

Геотермальные источники в зеленом строительстве.

Технологии зелёных домов начали развиваться в 70-х годах 20 века в Европе из-за высокой дороговизны энергоресурсов. Тогда технология тепловых насосов получила первое серьёзное распространение.

Тепловой насос — это устройство для переноса и преобразования тепловой энергии низкопотенциального источника тепла в более высокую. Принцип работы теплового насоса для отопления аналогичен холодильным установкам. Сегодня в мире они становятся все более и более распространены.

Об энергоэффективности:

Использование низкопотенциальных источников дает следующие цифры: на 1 кВт затраченной электроэнергии мы получаем до 5 кВт энергии на отопление или до 10 кВт энергии на охлаждение! В случае комбинации с дизельными котлами или электрокотлами эксплуатация удешевляется. Система рассчитана на целых 25 лет автономной работы. Технология экологически чистая, так как не производит никаких выбросов в атмосферу. При определенных условиях система позволяет вырабатывать энергию даже когда за окном -70 °С.

Энергия может браться повсеместно: из стоков, грунтовых/наружных вод, грунтов, воздуха, что ограничивает применение системы только, пожалуй, условиями вечной мерзлоты.

Развернуть такую систему на участке займет по времени не более полутора недель; по стоимости же система, как и любая другая зелёная механика, весьма высока. Но применительно к европейским реалиям, стоимость от 300000 рублей кажется подарком, ведь за 25 лет прибор окупится с лихвой. При большом разнообразии модельного ряда, средняя цена на них примерно 10000 евро. Оценка стоимости позволяет вывести, что стоимость 1 кВт энергии с прибором составит 0.67  руб, когда за 1 кВт дизельной энергии вы отдадите 3,44 руб. Электрической — 3,56 руб. Вот вам задачка: какую сумму денег можно сэкономить при использовании теплового насоса за время его эксплуатации, при условии что срок его службы 25 лет, а потребляемая в сутки энергия – 20 кВт? (данные по стоимости 1 кВт, стоимости самой установки приведены выше, решение в конце статьи)

В России уже установлено порядка 8-10 тысяч насосов

О техническом устройстве:

 

Рис.1 Принцип работы теплового насоса

 

Работа тепловых насосов базируется на двух всем известных физических явлениях.

Первое: когда вещество испаряется, оно поглощает тепло, а когда конденсируется — отдаёт его. Второе: когда давление меняется, меняется температура испарения вещества — чем выше давление, тем выше температура, и наоборот.

Принцип действия теплового насоса основан на следующем циклическом процессе (См. рис.1).  По наружному трубопроводу циркуляционным насосом прокачивается рабочая жидкость, например смесь тосола и воды. После прохождения рабочей жидкости по трубопроводу 1 она принимает температуру грунта (плюс 7°С) и попадает в теплообменник 2. В теплообменнике 2, называемом испарителем, рабочая жидкость передает теплоту, полученную от грунта, хладагенту. Хладагент закипает, превращается в пар и попадает в компрессор 3. Рабочая жидкость после прохождения теплообменника имеет температуру плюс 2°С.

Пар хладагента из испарителя 2 сжимается компрессором 3 до давления 25 атмосфер. При сжатии его температура повышается и достигает плюс 60°С. В дальнейшем, эта энергия может быть направлена через теплообменник 4 на обогрев воздуха внутри помещений (фанкойл, радиатор 5 и т.п.) или на подогрев воды в системе горячего водоснабжения. Основная доля электроэнергии расходуется на работу компрессора. Затем хладагент подается в терморегулирующий вентиль 6, в котором его температура понижается до температуры кипения. В составе влажного пара хладагент вновь поступает в испаритель, после чего цикл работы теплового насоса повторяется.

Существует два типа тепловых насосов:

Воздух-вода

Отбор тепла осуществляется непосредственно из наружного воздуха. Устройство теплоснабжения с применением насосов данной серии характеризуются меньшими капитальными затратами по сравнению с другими тепловыми насосами. Недостатком данного оборудования является требование к минимальной температуре воздуха, поступающего в теплообменники теплового насоса. Следует предусматривать возможность догрева воды системы отопления при пиковых нагрузках и защиту от обледенения теплообменников, при этом необходимо применять теплоаккумулирующие ёмкости.

Вода – вода

Имеют более стабильную температуру низкопотенциального источника тепла, что позволяет отказаться от дополнительных нагревательных элементов, так как обеспечивают стабильное теплоснабжение при любой температуре наружного воздуха. Главным недостатком внедрения систем отопления на базе тепловых насосов рассол (вода) — вода являются большие объёмы первоначальных капитальных вложений (бурение скважин)

Несомненно, в связи с высокой стоимостью энергии в Европе данные системы представляют большой интерес, но даже в наших условиях может быть выгодно пользоваться геотермальными источниками.

( 365*20кВт=7300 кВт в год; 7300кВт*25=182500 кВт на срок эксплуатации; для теплового насоса 300000р+182500*0.67=422275 руб.; для электрокотла 182500*3.56=649700 руб., без учета стоимости самого котла и расходов на его эксплуатацию. Итого 649700-422275=227425 руб. Экономия порядка 30% в российских реалиях. В Европе же, где тарифы на энергоносители в десятки раз больше, экономится порядка 2-3 миллионов рублей, а это около 50-70 тысяч евро!!!)

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Грабовый П.Г. Современное строительство- организация и управление/ / Вестник МГСУ.2008. №1. С.1-4

  1. http://teplovoy-nasos.baltcomfort.ru/
  2. http://supertek.ru/katalog/teplovye_nasosy/

4.https://ru.wikipedia.org/wiki/Тепловой_насос

5.Natural Balance, Rockwool

Рейтинг: 0

Автор публикации

0
не в сети 2 года

Александр Березин

Комментарии: 0Публикации: 2Регистрация: 17-04-2016

Оставьте комментарий


Яндекс.Метрика
Авторизация
*
*


Регистрация
*
*
*

Генерация пароля