В связи и истощением традиционных энергоносителей и обеспокоенностью мирового сообщества вопросами защиты окружающей среды, развитие возобновляемой энергетики (ВЭ) приобретает все большую актуальность. Для многих стран, среди которых США, Канада, Франция, Германия, Швеция, Великобритания, Норвегия, Италия, Китай, Япония и т.д., ВЭ уже в настоящее время является важным компонентом энергообеспечения.

Одним их приоритетных направлений развития ВЭ в мире является освоение низкопотенциальной энергии Земли (тепла грунта, грунтовых вод и поверхностных водоемов, аккумулированное в поверхностных слоях земной коры). Низкопотенциальные геотермальные ресурсы (НГР) могут использоваться для обеспечения тепло – и хладоснабжения (кондиционирования), горячего водоснабжения зданий и сооружений всех типов, а также энергоснабжения технологических процессов. Технология их освоения заключается в использовании систем извлечения энергии, ее обработки и доставки теплоносителя к потребителю. Главным компонентом подобных систем являются геотермальные тепловые насосы (ГТН). ГТН представляют собой устройства, осуществляющие обратный термодинамический цикл, благодаря чему низкопотенциальная энергия переносится на более высокий уровень. Помимо геотермального тепла, источником энергии для ГТН может служить тепло сточных и оборотных вод. Таким образом, ГТН позволяют параллельно решать проблему эксплуатации вторичных энергоносителей. На сегодняшний день используются парокомпрессионные ГТН (ПТН), работающие на хладонах. Существуют также еще одна разновидность ГТН – адбсорционные (АТН), в которых рабочими веществами выступают вода и водный раствор бромистого лития, однако, в связи с меньшей эффективностью и сложностью конструкции АТН не получили распространения. Основными элементами ПТН являются компрессор, конденсатор, теплообменник, испаритель и регулятор потока. Рабочее тепло – хладон – может находиться в жидком или газообразном состоянии. В зависимости от комбинации “источник низкопотенциальной энергии-агрегатное состояние рабочего тела” выделяют 4 типа ПТН: “грунт-вода”, “грунт-воздух”, “вода-вода”, “вода-воздух”. Главные технические характеристики ГТН – коэффициент преобразования (КП, рассчитывается как соотношение полученной и затраченной энергии) и тепловая мощность (количество вырабатываемого тепла). По уровню тепловой мощности ПТН делятся на: маломощные (до 20 кВт), среднемощные (21-100 кВт) и высокомощные (свыше 100 кВт). открытые, работающие посредством перекачивания грунтовых вод; замкнутые, использующими тепло грунта или наземных водоемов и работающие на основе циркуляции рабочего тела по замкнутому контуру, находящему под землей (теплообменнику). Замкнутые системы, в свою очередь, делятся на: системы с вертикальным теплообменником. Мировая практика использования ПТН насчитывает уже около 50 лет. Главными драйверами мирового рынка ПТН стало удорожание цен на традиционные энергоносители и государственное стимулирование их потребления. Объем мирового рынка, который на протяжении последних 10 лет ежегодно увеличивался на 10-30%, к 2008 году достиг 245 тыс. шт. Основную часть мирового рынка составляют ПТН типа “грунт-вода/воздух”. Лидерами по объему потребления ПТН являются страны Северной Америки – США и Канада, на которые приходится более половины установленных ПТН. В последние годы наиболее активно продвигался в этом направлении Азиатский регион, в частности, Китай, где рост рынка был обусловлен введением государственной поддержки и подготовкой к прошедшей Олимпиаде 2008 года. Россия, несмотря на значительный возможности использования ГТН, значительно отстает от мировых лидеров. Первая попытка внедрения ПТН была сделана еще в конце 1980-х, но тогда технология не получила развития из-за экономической нецелесообразностью, вытекающей из наличия значительных запасов и дешевизны энергетических ресурсов на территории страны. Возобновление интереса к ПТН началось в 2000-х годах. За период с 2004 по 2007 год объем российского рынка ПТН увеличился с 46 шт. до 627 шт. совокупной тепловой мощностью 15.65 МВт. рост объемов строительства и увеличение автономных систем энергообеспечения. Основной объем российского потребления приходится на жилищно-коммунальный и инфраструктурный (торговые, гостиничные, санаторно-курортные объекты и т.д.) секторы. Все чаще ПТН применяются и в индивидуальном жилищном строительстве. В промышленном строительстве также наметилась тенденция к увеличению спроса на ПТН, что явл

17.04.2021