Реконструкція системи теплопостачання з застосуванням теплового насосу

Реконструкція центрального водозабору з
встановленням теплових насосів для теплопостачання 

Перед нашим водоканалом було поставлено завдання провести роботи по реконструкції системи теплопостачання центрального водозабору. Ось як вона була вирішена.

Об'єкт – існуючий центральний водозабір, який представляє комплекс споруд, що включають:
– шість артезіанських свердловин глибиною від 70 до 100 метрів, одиничним дебетом від 60 до 220 м3/год;
– адміністративна будівля з лабораторіями і технологічними приміщеннями;
– будівля блоку фільтрів, сблокированное з адміністративною будівлею;
– два резервуари запасу чистої води ємністю по 2 000 м3;
– будівлі насосної станції II-го підйому з прибудованим будівлею трансформаторної підстанції;
– будівлі прохідної;
– будівлі котельні.

Характеристика існуючої системи теплопостачання.

Існуюча система теплопостачання включає в себе:
– будівля котельні зі сталевою димовою трубою, двома котлами КВТС-1 з мережевими насосами, дуттьовими вентиляторами, обладнанням хімводоочищення;
– зовнішню тепломережа, виконану на ділянці від котельні до адміністративної будівлі з будівлею блоку фільтрів в непрохідному каналі із сталевих водо-газопровідних труб з утепленням матами зі скловолокна, інша частина – у битумперлитовой ізоляції;
– внутрішні системи опалення будівель, виконані з сталевих водо-газопровідних труб і опалювальних приладів, представлених чавунними радіаторами, сталевими конвекторами, і стальними регістрами.
В існуючій котельні в якості палива використовуються місцеві види палива: дрова, тирса, дров'яні відходи.
Котли КВТС-1, встановлені в котельні, вичерпали свій життєвий ресурс (10 років служби), неодноразово ремонтувалися і потребують заміни на більш досконалі економічні піролізні котли, що працюють на місцевих видах палива.
В результаті тривалої експлуатації об'єкта (більше 20 років) зовнішньої теплової мережі неодноразово усувалися виникають пориви через корозійного зносу електрохімічної корозії) сталевих труб, що призвело до сверхнормативному збільшення тепловтрат (більше 40%).
Існуючі системи внутрішнього опалення знаходяться в задовільному стані, але через свого різноманіття у виконанні (чавунні радіатори, конвектори та сталеві регістри) вимагають заміни і перегляду схеми розводки всередині будівель для оптимізації режимів подачі тепла в різні за призначенням приміщення.
Теплові навантаження на опалення будівель водозабору складають: 
– адміністративна будівля – 49 978 ккал/год;
– будівля блоку фільтрів – 97 724 ккал/год;
– будівля насосної станції II-го підйому – 46 269 ккал/год;
– будівля прохідної – 9 226 ккал/год.

Варіанти забезпечення об'єкта тепловою енергією. 

Варіант 1 – реконструкція існуючої котельні з повною заміною основного і допоміжного обладнання, реконструкція зовнішньої тепломережі.
Варіант 2 – установка теплових насосів, що перетворюють низькопотенційне тепло води артезіанських свердловин в високопотенційне тепло, що використовується для опалення будівель водозабору.

Варіант 1 передбачає реконструкцію будівельної частини існуючої котельні, заміну прийшли в непридатність старих котлів на два нових економічних піролізних котла потужністю 0,45 МВт з к. п. д. 90% і більше, заміну обладнання ХВО, заміну мережних насосів та запірно-регулюючої арматури, пристрій складу для зберігання палива, заміну усіх труб зовнішньої тепломережі на сучасні труби в ПІ-ізоляції. Капітальні вкладення по варіанту 1, що становить – 168 тис. дол. США.

Додатково необхідно враховувати експлуатаційні витрати на утримання штату котельні: оператори котельних установок – 4 чол., апаратниця ХВО – 1 чол, слюсар з ремонту котельного обладнання – 1 чол. Термін експлуатації – 10 років.

Варіант 2 – установка трьох теплових насосів загальною тепловою потужністю до 201 кВт для опалення адміністративної будівлі та будівлі блоку фільтрів безпосередньо в будівлі блоку фільтрів та установка одного теплового насоса потужністю до 67 кВт безпосередньо в будівлі насосної станції II-го підйому для опалення самого будівлі насосної станції II-го підйому і будівлі прохідної; будівництво ділянки тепломережі довжиною 60 м. п. з труби «Изопрофлекс» для подачі теплоенергії від будівлі насосної станції II-го підйому до будівлі прохідної.
Частина води з артезіанських свердловин, що пройшла фільтрацію і знезалізнення в фільтрах будівлі блоку фільтрів надходить в пластинчастий контактний теплообмінник, де віддає тепло робочої рідини (пропіленгліколь), що надходить в тепловий насос. В контактному випарнику теплового насоса робоча рідина знаходиться в газоподібному стані при низькому тиску і нагрівається до температури водопровідної води (+8...10°С). Далі робоча рідина, що знаходиться в газоподібному стані, проходить через компресор, стискається до стану рідини, підвищуючи тим самим температуру до +55...65°С .Після цього енергія робочої рідини з набагато високою температурою в контактному теплообміннику (конденсаторі) передається мережної води, що циркулює у внутрішній мережі теплопостачання будівлі по температурному графіку 65/40°С. На останньому етапі робоча рідина, проходячи через розширювальний клапан, при багаторазовому зниженні тиску переходить в газоподібний стан і надходить у контактний випарник. Цикл повторюється. При цьому варіанті виключається необхідність реконструкції всій тепломережі і зводяться на немає тепловтрати при передачі теплової енергії від котельні до опалювальних будівель. Крім цього виключається всяка можливість викиду в атмосферу шкідливих речовин від спалювання палива.
Капітальні вкладення по варіанту 2 складають – 202 тис. дол. США.

Підсумок.

З аналізу вироблених розрахунків, при своїй різниці у витратах термін окупності проектів майже однаковий.
Для підприємства прийняв рішення на користь варіанта 2, послужив той факт, що на балансі підприємства є власна міні-електростанції і вартість електроенергії для власних потреб в два рази менше покупної, при реалізації другого варіанту, персонал виконує низькокваліфікований працю по заготівлі, зберігання і використання дров в якості палива.