Энергоэффективность перехода на автономное теплоснабжение от воздушных теплонасосных установок в климатических условиях России

Аннотация

Рассмотрены вопросы энергетической и экономической эффективности перехода на автономное теплоснабжение от воздушных тепловых насосов в климатических условиях России. Проанализированы причины, по которым воздушные тепловые насосы не нашли в России широкого применения: ограничение эффективной работы тепловых насосов по температуре наружного воздуха, существенная зависимость коэффициента трансформации теплоты от климатических условий и значительное различие в тарифах на электрическую и тепловую энергии. Исследована автономная последовательная схема теплоснабжения от теплового насоса и электрического котла. Предложена расчетная модель, учитывающая фактические климатические условия регионов страны и фактические тарифы на электрическую и тепловую энергии. Показано, что создание запаса по номинальной теплопроизводительности теплового насоса позволяет экономить потребление электрической энергии. Снижение энергопотребления достигается за счет большей части отопительной нагрузки, восполняемой тепловым насосом, и снижения потребления энергии электрическим котлом. Результаты модельных расчетов показали, что для регионов, расчетная температура наружного воздуха в которых близка к температуре точки бивалентности, применение воздушных тепловых насосов энергетически эффективно по критерию минимума затрат условного топлива на производство потребляемой электрической энергии. При этом финансовая целесообразность применения тепловых насосов определяется соотношением тарифов на тепловую и электрическую энергии. Выделена группа потребителей теплоты, расположенных в регионах с расчетной температурой наружного воздуха от -22 до -33 °С, которая существенно ниже температуры в точке бивалентности. Потребление условного топлива, сопоставимое с потреблением условного топлива при централизованном теплоснабжении, достигается при номинальной тепловой мощности теплового насоса, превышающей расчетную отопительную нагрузку примерно на 20%. При этом финансовые затраты по оплате потребляемой электрической энергии превышают затраты по оплате тепловой энергии на 10 — 40% в зависимости от соотношения тарифов на энергоносители.