Запасы энергии в ... канализации

4.09.11

Насосная станция Grundfos

Насосная станция Grundfos

Сбережение энергии, используемой для обогрева и охлаждения жилья, потенциально — одно из наиболее перспективных направлений повышения энергетической эффективности. Новая технология, разработанная «ТЕФЛ-Шнайдер», позволяет получать тепловую энергию там, где она еще недавно безвозвратно терялась не только в Украине, но и в Западной Европе.

Этот метод, в принципе, не нов. Речь идет о довольно необычном использовании теплового насоса. До сих пор в Украине он активно применялся преимущественно в частных домах, накапливая тепловую энергию, полученную за счет разницы температур на поверхности земли и на значительной глубине, где залегают водоносные слои. Как доказали специалисты немецкой компании «ТЕФЛ-Шнайдер», куда более эффективным может быть использование теплового насоса для извлечения энергии из сточных вод.

Напомним, что установку, о которой идет речь, можно сравнить с холодильником. Однако если в холодильной машине основной целью является производство холода путем отбора теплоты из какого-либо объема испарителем, а конденсатор осуществляет сброс тепла в окружающую среду, то в тепловом насосе картина обратная. Конденсатор выделяет теплоту для потребителя, а испаритель утилизирует теплоту некоего внешнего источника. Главное преимущество тепловых насосов — экономичность.

Подробнее о работе системы рассказал технический директор ООО «ТЕФЛ-Шнайдер» Флориан Шнайдер.

— Теплообменник в данной системе извлекает тепло из сточных вод и передает его на циркулирующую жидкость теплоносителя (вторичный контур, вода или водно-гликолевая смесь). При этом вещество в теплообменнике нагревается, а сточные воды незначительно охлаждаются. Далее жидкость теплообменника отдает тепло в испаритель теплового насоса рабочей жидкости (хладагент с низкой температурой кипения), который к тому же обладает парообразующими свойствами.

С помощью компрессора пар сжимается и нагревается. Компрессор приводится в действие с помощью электричества. Другие узлы теплового насоса — циркуляционный насос и водонагреватель масляного поддона — потребляют крайне мало энергии.

В конденсаторе теплового насоса пар отдает тепло в циркуляционный контур систем отопления (первичный контур, теплоноситель — вода). Хладагент, находящийся под давлением, снова возвращается в жидкое состояние. В цикле теплоносителя для временного хранения можно вставить и промежуточный накопитель. Летом же тепловой насос можно использовать по обратной схеме для охлаждения домов. Благодаря тому, что температура сточных вод существенно выше, чем грунтовых, установка оказывается значительно мощнее обычного теплового насоса.

Первая экспериментальная установка была собрана в городке Винтертур в Швейцарии. Там располагается небольшая компания по производству часовых механизмов. В систему отопления этой фабрики и была интегрирована данная установка. Она имела собственную тепловую мощность в 370 кВт и мощность охлаждения в 324 кВт.

В результате ее применения предприятие сэкономило до 50% тепловой энергии и 10% электроэнергии. В 2005 году испытания установки проводились в канализационном коллекторе с бетонными трубами, а в 2006-м — и на стальных трубопроводах.

В 2009 году запустили в эксплуатацию установку в населенном пункте из 400 домов. А сегодня уже есть проекты систем, способных охватывать до 900 домов и более. В странах Европы (в первую очередь в Германии и Швейцарии) уже работает свыше полутора сотен подобных установок.


Параметры системы в г. Винтертур, Швейцария

Параметры системы в г. Винтертур, Швейцария


Какой бы ни была потенциальная выгода от внедрения системы, естественно, изначально встает вопрос: во что это обходится и каковы должны быть первичные инвестиции? Стоимость системы и ее монтажа зависит от особенностей канализации: чем короче длина магистралей, тем эффективнее и дешевле система. Важно и количество помещенных в канализацию теплообменников. Тем не менее цифру можно представить, ориентируясь на то, что установка тестовой системы на 400 домов обошлась в 200 тыс. евро.

Благодаря модульному принципу монтаж осуществляется достаточно быстро и происходит за счет соединений отдельных компактных элементов теплообменника. Такой подход позволяет легко монтировать, демонтировать или удлинять систему — для этого требуется порядка двух дней при привлечении пяти рабочих под руководством немецкого специалиста. Стоимость работ — 5—6 тыс. евро.

Монтаж оборудования в котельных занимает больше времени — до месяца. Это обойдется дороже в 10—15 раз плюс стоимость проживания немецких специалистов. Участие немецкого инженера обойдется ориентировочно в 600 евро в день. За 15 дней работы сумма составит 9 тыс. евро и более.

Однако, по мнению Шнайдера, со временем украинские специалисты смогут самостоятельно монтировать такие системы. В их установке нет ничего чрезвычайно сложного. Для этого ООО «ТЕФЛ-Шнайдер» может предоставить одного своего сотрудника, который проведет обучение, а в дальнейшем будет осуществлять авторский надзор. Также украинские специалисты могут пройти обучение в Германии.

Для принятия решения о внедрении этой инновации полезно знать несколько важных моментов. Например, что применение системы рентабельно, когда в поселке или городе не менее 150—200 домов. Наиболее продуктивной будет работа на компактных территориях с малым расстоянием между теплообменником и бойлером, причем несколько систем на 400—600 домов работают эффективнее одной большой. Чем протяженнее сеть системы, тем выше в ней потери мощности. Максимальная длина магистрали на сегодня составила 1200 м, и это, вероятно, ее предел с точки зрения энергоэффективности.

Впрочем, перед началом монтажа всегда приглашается немецкий специалист, который определит, имеет ли смысл устанавливать систему конкретно в данных условиях. При этом будут рассматриваться скорость и объем протекания, средняя температура сточных вод, расстояние от канализационной системы до оборудования и техническое состояние системы в целом. Скорость протекания должна быть 8—10 л/с и выше.

Для одного, двух или трех домов устанавливать систему, конечно, не имеет смысла. Вряд ли она будет работать при значительном засорении канализации, протекании стыков секций, большом количестве мусора, прорастании корней и тому подобных проблемах. Чтобы система функционировала эффективно, сточные воды должны иметь температуру не ниже 10—15 градусов. Трубы должны быть стальные, бетонные, поли­­­­­этиленовые, полиуретановые или же из стекловолокна. Если все эти условия выполнены, то экономия на обогреве зданий может составить до 70%

Капитальные затраты на две-три обычные энергетические системы окупаются в очень короткие сроки — от 2 до 10 лет. Системы полностью автоматические, не требуют сервиса и профилактики, а срок их службы — не менее 30 лет.

Техническая газета
---

Комментарии:

 

---