Геотермальные теплонасосные системы теплоснабжения (ГТСТ): опыт эксплуатации и технические аспекты региональной интеграции в энергетический баланс России

Энергетический кризис семидесятых годов дал мощный толчок развитию ТНУ. Так, например, в США в этот период объём производства тепловых насосов утроился и достиг уровня 300 тыс. шт. в год, а общее число действующих ТНУ насчитывает миллионы штук. В восьмидесятых годах уровень производства и применения ТНУ стабилизировался, а затем вновь начал расти на волне энергосберегающих и экологических тенденций дальнейшего развития мировой энергетики. В России, к сожалению, сегодня эксплуатируются лишь единичные объекты, оснащенные теплонасосными системами теплоснабжения (ТСТ), примеры которых и представлены в этой статье.

2. "Энергоэффективные здания, оснащенные геотермальными теплонасосными систамами теплоснабжения

2.1. Демонстрационный комплекс «ЭКОПАРК-ФИЛИ» (Москва)

В 1994-1997 г.г. для демонстрации в натурных условиях эксплуатации новых «нетрадиционных» технологий жизнеобеспечения объектов инфраструктуры городских парков, в Москве, на территории Парка культуры и отдыха (ПКиО) "Фили", по адресу г.Москва, Б. Филевская ул. вл.22 был создан демонстрационный комплекс "ЭКОПАРК "ФИЛИ ". Целями создания комплекса была демонстрация и апробация в натурных условиях новых технологий жизнеобеспечения объектов парковой инфраструктуры, базирующихся на использовании нетрадиционных источников энергии. Комплекс был создан ОАО "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ" при содействии ПКиО «ФИЛИ» г.Москвы и Миннауки РФ....

На зданиях комплекса установлены следующие экспериментальные системы и оборудование:

• автоматизированные теплонасосные системы теплоснабжения (ТСТ), использующие низкопотенциальную тепловую энергию поверхностных слоев Земли. Этими системами оборудованы оба здания типа «Улитка». ТСТ включают в себя системы сбора низ-копотенциального тепла грунта общей мощностью 40 кВт и 4 теплонасосных установки АТНУ-15 (российского производства) (Рис. 2.) общей теплопроизводительностью 60 кВт;
• три ветроэнергетические установки мощностью 0,15, 1 и 4 кВт;
• фотоэлектрические установки общей мощностью 2 кВт-пик.

Натурные экспериментальные исследования теплового режима экспериментальных зданий демонстрационного комплекса «ЭКОПАРК «ФИЛИ» подтвердили принципиальную возможность и энергетическую эффективность многолетней эксплуатации в почвенно-климатических условиях центральной полосы России геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения, использующих низкоптенциальную тепловую энергию грунта поверхностных слоев Земли. При этом это были первые объекты в которых были применены вертикальные системы сбора тепла грунта - термоскважины. Эти экспериментальные здания фактически явились первыми российскими объектами, для которых в течение многих лет (сегодня для первого здания в течение 9 лет) единственной системой теплоснабжения является геотермальная ТСТ, а основным источником тепловой энергии грунт поверхностных слоев Земли. Многолетняя эксплуатация ТСТ экспериментальных зданий комплекса подтвердила стабильность грунта как источника тепловой энергии низкого потенциала для испарителей тепловых насосов и доказала надежность этой технологии теплоснабжения.

2.2. Энергоэффективная сельская школа в Ярославской области В сентябре 1998 года в деревне Филиппово Любимского района Ярославской области была введена в эксплуатацию сельская школа, оснащенная теплонасосной системой теплоснабжения (ТСТ). Фактически это первая в России сельская школа, оборудованная теплонасосной системой теплоснабжения, использующей низкопотенциальное тепло грунта поверхностных слоев Земли. Технология теплоснабжения школы была разработана ОАО « ИНСОЛАР-ИНВЕСТ», теплонасосное оборудование было изготовлено и смонтировано ФГУП «Рыбинский завод приборостроения», проектирование школы осуществлено ОАО «Ярославгражданпроект»...

2.3. Энергоэффективный жилой дом в Москве в микрорайоне Никулино-2

Проект «Энергоэффективный жилой дом в микрорайоне Никулино-2» был реализован в 1998-2002 г.г. Минобороны РФ совместно с Правительством Москвы, Минпром-науки России, ОАО « ИНСОЛАР-ИНВЕСТ» и ассоциацией АВОК в рамках "Долгосрочной программы энергосбережения в г. Москве", утвержденной совместным постановлением Правительства Москвы и Миннауки РФ № 36-РП-6 от 15 января 1998 года. Целью проекта являлось создание, натурная апробация и последующее внедрение в жилищное строительство города новейших технологий и оборудования, обеспечивающих, как минимум, двукратное снижение энергозатрат на эксплуатацию жилого фонда...

3.Технические аспекты рациональной интеграции ГТСТ в энергетический баланс России

...Проанализировав данные о нагрузках и структурах теплового и электрического балансов Московского региона, представленных в таблицах данного раздела, можно сделать вывод о том, что структура производства и потребления энергии в Московском регионе не является рациональной:

• во-первых, около 50% электрогенерирующих мощностей, расположенных в Москве обеспечивают электрической энергией не московских потребителей ( Московская обл. и пр.). Это приводит к тому, что «экологически грязная технология» выработки электрической энергии осуществляется в Москве, а значительная часть экологически чистого продукта: электроэнергии - потребляется за пределами города;
• во-вторых, более 20 % тепловой нагрузки города покрываются за счет прямого сжигания первичного топлива на РТС, а не в комбинированном цикле;
• суточные и сезонные графики энергетических нагрузок города не в достаточной степени согласованы с энергетическими возможностями комбинированной выработки тепловой и электрической энергии.

загрузить полную версию статьи в формате PDF

Подзаголовок в публикациях:  Васильев Г.П., Научный руководитель группы инновационных компаний "ИНСОЛАР", д.т.н.