1. Енергоефективна система опалення та кондиціонування, виробництво ГВП НА ДВОХ НОВИХ АЗС
2. об'єкт:
3. Теплові насоси.
4. Переваги теплових насосів.
5. АЗС441 ВАТ «Лукойл» (720 км траси М-4 «Дон», поблизу селища Верхній Мамон Воронезької області).
6. Проектування.
7. Характеристики
8. Бурові роботи.
9. Монтаж котельні.
10. Пуско-налагоджувальні роботи.
11. Економіка проекту.
12. Висновок.

Наше деловое партнерство www.banwar.org

ВАТ "Лукойл" - російська нафтова компанія. Друга після "Газпрому" за обсягами виручки компанія в Росії.

ЧЕРГОВЕ (П'ЯТЕ ЗВЕРНЕННЯ ДО НАС ЗА П'ЯТЬ РОКІВ) ЗВЕРНЕННЯ ЗАМОВНИКА ЗРОБИТИ енергоефективних систем опалювання / ОХОЛОДЖЕННЯ І ПРІГОТОВЛНІЯ ГВС НА НОВОМУ ОБ'ЄКТІ "ЛУКОЙЛ"

Енергоефективна система опалення та кондиціонування, виробництво ГВП НА ДВОХ НОВИХ АЗС

Устаткування: АЗС 720 км, АЗС зліва

• Тепловий насос Stiebel Eltron WPG 66
• Буферна ємність для ГВП Stiebel Eltron SBB 1000
• Буферна ємність опалення Stiebel Eltron SBP 1500 E cool
• , Блок управління Stiebel Eltron WPMWII
• модуль ГВС Stiebel Eltron WTS 40
• теплообменік alfa laval
• геотермальний колодязь Uponor
• DCO-aktiv, віддалений моніторинг
• Пробурених 1200 м / пог геотермальних свердловин

Устаткування: АЗС 720 км, АЗС справа

• Тепловий насос Stiebel Eltron WPG 40
• Буферна ємність для ГВП Stiebel Eltron SBB 750
• Буферна ємність опалення Stiebel Eltron SBP 1500 E cool
• , Блок управління Stiebel Eltron WPMWII
• модуль ГВС Stiebel Eltron WTS 40
• теплообменік alfa laval
• геотермальний колодязь Uponor
• DCO-aktiv, віддалений моніторинг
• пробурених 800 м / пог геотермальних свердловин

Місце встановлення:

ТРАССА ДОН М4, 720 КМ, Дві нові АЗС зліва і справа дороги

об'єкт:

Дві нові автозаправні станції площею по 600 м / кв кожна з кафе, душовими, зоною відпочинку, магазином

Використання енергоефективних технологій на основі теплових насосів «сольовий розчин - вода» для забезпечення заправного комплексу гарячою водою, опаленням. Джерелом тепла є вертикальні свердловини, на двох ділянках. Система автоматики дозволяє управляти роздільними контурами системи опалення. Диспетчеризація заснована на системі віддаленого доступу. Розрахунковий термін окупності на сьогоднішній день, з урахуванням охолодження, становить 3,5 років.

У світі все більш помітною стає тенденція до популяризації енергоефективних інженерних рішень і технологій. Рассосредоточенная енергетика забезпечує більш економне управління потоками енергії, скорочуючи втрати на передачу і розподіл. Тому використання поновлюваних джерел енергії - першочергове завдання сучасної енергетики, в тому числі і теплоенергетики. Одним з найбільш розповсюдженний варіантів використання відновлюваної енергії стало застосування теплових насосів.

Теплові насоси.

Тепловий насос - ефективне обладнання для опалення та холодопостачання будівель. Принцип роботи полягає в використанні енергії навколишнього середовища (грунт, вода, повітря, надлишки тепла систем каналізації, вентиляції і промислових процесів). Головні завдання теплонасосних установок - збереження первинної енергії (переважно відноситься до викопних органічних видів палива - нафта, газ, вугілля) і зниження експлуатаційних витрат кінцевого споживача на обігрів і кондиціонування приміщень. [2]

Основний показник, що характеризує енергоефективність теплових насосів, як і для будь-якої іншої холодильної техніки - коефіцієнт COP (від англійського «coefficient of performance» - коефіцієнт перетворення, коефіцієнт ефективності). Його розрахунок ведеться за наступною формулою:

COP = Q / Е

де COP - шуканий коефіцієнт перетворення (одиниця виміру - в.о., відносна одиниця); Q - вироблювана теплова енергія (кВт), Е - споживана електрична енергія (кВт). Коефіцієнт ефективності теплового насоса, залежить від безлічі факторів, однак виробники обладнання призводять характерні показники для двох точок:

- B0 / W35 - поверхнева система опалення на основі теплих підлог, теплих стін і стель;

- B0 / W50 - радіаторна система опалення.

Точки взяті відповідно до європейського стандарти EN 255, що описує методи і особливості визначення теплових насосів.

Для більшості теплових насосів європейського виробництва характерні наступні показники коефіцієнта перетворення:

- від 2,7 до 3,3 в.о. для радіаторних систем опалення;

- від 4,5 до 6,0 для систем опалення на основі «теплої підлоги».

Переваги теплових насосів.

Основні переваги теплових насосів випливають з принципу їх роботи і високих коефіцієнтів трансформації. це:

• Економічність. Досягається за рахунок мінімальних експлуатаційних витрат і низької вартості техобслуговування. При установці теплових насосів відсутні витрати на підведення газопроводу, виділення великої електричної потужності або ємності для зберігання палива.
• Екологічність. Досягається за рахунок відсутності викидів забруднюючих речовин в атмосферу та використання безпечних фреонів, які не руйнують озон.
• Перспективність. Досягається за рахунок незалежності від цін на органічні енергоносії (природний або скраплений газ, твердопаливні енергоносії).
• Безпека. Устаткування працює без процесу спалювання палива, який є потенційним джерелом виникнення пожежі.
• Інноваційність. Велика розмаїтість схем застосування теплових насосів дозволяє використовувати їх для різних систем опалення, гарячого водопостачання, підігріву басейну, вентиляції, тротуарів, для кондиціонування приміщень.
• Простота управління. Сучасні системи управління тепловими насосами дозволяють здійснювати управління обладнанням не тільки з приміщення котельні, але і віддалено - через 3G або Internetсвязі.
• Надійність. Велика історія розвитку даного напрямку гарантує якість і надійність теплових насосів.

АЗС441 ВАТ «Лукойл» (720 км траси М-4 «Дон», поблизу селища Верхній Мамон Воронезької області).

На даному автозаправному комплексі, проектування якого було розпочато влітку 2013 року, було прийнято рішення поставити сучасні інженерні системи, що відповідають найвищим вимогам комфорту та енергозбереження.

Серед інноваційних інженерних систем, які були використані при будівництві даної АЗС, були:

1. Геотермальний тепловий насос
2. Система опалення з використанням «теплої підлоги» і радіаторів для опалення, фанкойли для опалення та кондиціювання
3. Припливно-витяжна вентиляція з рекуператором високу ефективність.

Всі ці системи були спроектовані і встановлені в будівлі операторної АЗС. Зупинимося на докладному розгляді енергоефективної котельні з геотермальних тепловим насосом.

Проектування.

Для операторної АЗС була використана класична принципова схема, розроблена В'ячеславом Афоніним, провідним проектувальником компанії ЕКО-ПРОЕКТ в спільно з інженерами виробника теплових насосів.

Найскладніший етап проектування - розробка схеми розташування геотермальних свердловин на генеральному плані забудови, його узгодження з іншими зовнішніми інженерними мережами. Основні проблеми, які можуть виникнути на даному етапі розробки документації - недостатність розмірів ділянки, що виділяється під свердловинне поле і опрацювання вузлів перетину трубопроводів з гліколесодержащімі рідинами (який найчастіше використовується в якості теплоносія в геотермальних зондах для відбору низько потенційного тепла) з мережами електропостачання, водопостачання, каналізації.

Принципова схема котельні з тепловим насосом Stiebel Eltron WPF 66 G, розроблена для АЗС № 441 ВАТ «Лукойл»:

Кількість свердловин визначається розрахунками, основні з яких - потужність теплового насоса (підбирається на основі розрахунків навантажень в розділах ОВ, ВК) і максимальна глибина свердловини, буріння якої можливо на ділянці будівництва.

Якщо з проведення теплових розрахунків не є проблемою для більшості проектувальників інженерних комунікацій, то з розробкою і наявністю інженерно-геологічних досліджень часто виникають складності. У більшості випадків, Замовник надає звіти про пробні свердловинах до 8 (рідше до 12) метрів. При розробці ж свердловинного поля переважно закладати більш глибокі свердловини (не тільки для зменшення кількості свердловин і площі геотермального поля, але і для виключення «паразитних» ділянок - для перших 15 метрів свердловин характерні сезонні зміни температури грунту, що негативно позначається на, який, як ми вже говорили вище, залежить від двох параметрів, один з яких - температура джерела низько потенційного тепла - геотермальних свердловин в даному випадку. Існує кілька методик розрахунку загальної протяжен ості свердловин, холодопродуктивність яких (потік енергії, відбираємо теплоносієм - гликолем).

Найпоширеніша методика - на основі статистичних даних питомої відбору тепла від погонного метра свердловин. За нашими даними, закладаючи 50-55 Вт відбору тепла з кожного метра геотермальної свердловини, забезпечується стабільна робота геотермальних теплових насосів.

Геотермальний тепловий насос Stiebel Eltron WPF 66 G, який був підібраний для забезпечення потреб тепло- і холодопостачання АЗС ВАТ «Лукойл», має номінальні характеристики, наведені в Таблиці 1.

Характеристики

Теплова потужність, кВт B0 / W35 69,0 Споживання електроенергії, кВт 14,4 COP, в.о. 4,8 Теплова потужність, кВт B0 / W50 65,5 Споживання електроенергії, кВт 19,7 COP, в.о. 3,3 Вага, кг 655 Фреон R410A Пусковий струм, А 78,5

Так як тепловий насос StiebelEltronWPF 66 G в проекті, що розробляється буде працювати в основному з низькотемпературними системами опалення (типу «тепла підлога»), то відбір тепла від грунту становитиме:

Qгр = Q - Е = 69,7 - 14,4 = 53,3 кВт, (2)

Для забезпечення такого навантаження потрібно забезпечити наступну сумарну протяжність свердловин:

L = (Qгрунта * 1000) / 55 = 53300/55 = 969 м, (3)

При розробці документації було прийнято рішення поставити максимальну глибину свердловини 60 метрами. Кількість свердловин в геотермальному поле в цьому випадку буде 16 штук.

Існують більш надійні методи визначення мінімальної необхідної сумарної глибини свердловин.

Так, при наявності паспорта свердловини на воду, в якому вказані потужність різних шарів грунту, щільність, вологість, теплопровідність і деякі інші параметри, є можливим провести моделювання відбору низько потенційного тепла вертикальним геотермальним зондом.

Цей процес описується наступним рівнянням, яке визначає сумарну глибину свердловин:

L = (qуд * Rga + Qгрунт * (Rb + km * Rgm + Rgd * kHL)) / (tгр-tант-Δt), (4)

де використовуються наступні символи: qуд - усереднена за рік величина теплового потоку, Вт; Rga - лінійне термічне опір ґрунту, м ∙ ° C / Вт; Rb - лінійне термічне опір свердловини, м ∙ ° C / Вт. km - коефіцієнт, усереднюючий пікову теплове навантаження; - лінійне термічне опір грунту протягом розрахункового місяця, м ∙ ° C / Вт; Rgm - лінійне термічне опір грунту протягом розрахункового дня, м ∙ ° C / Вт; kHL - коефіцієнт, що враховує теплові втрати, який приймають рівним 1,04; tант - температура теплоносія в свердловині, ° С; Δt - поправка, що враховує вплив на теплообмін сусідніх свердловин, якщо відстань між ними менше 6 метрів, ° С. [4]

Найточніший метод - буріння пробної свердловини і проведення випробування під назвою «теплової відгук», використання якого дозволяє отримати фактичні дані про питому теплос'еме на реальній свердловині на місці будівництва, і розрахувати необхідну кількість і глибину свердловин.

Однак з огляду на відносно високу вартість проведення випробування «теплового відгуку», а також часто з відсутністю свердловин на воду поблизу до місця будівництва підбір глибини і кількості свердловин здійснюється першим способом - на основі статистичних даних по питомій відбору низько потенційного тепла з погонного метра свердловини.

Бурові роботи.

Роботи з монтажу геотермальних теплових насосів починаються з визначення місця розташування і буріння свердловин.

На цьому етапі робіт в проект були внесені істотні зміни - очікувана глибина свердловин в 60 метрів не підтвердилася. Максимальна глибина свердловина склала 35 метрів, відповідно кількість свердловин зросла з 16 до 30 штук. Для відбору низько потенційного тепла були використані геотермальні зонди UPONOR (матеріал виготовлення - поліетилен PE100, діаметр 40 * 2,4 мм). Для збільшення віддачі низько потенційного тепла ґрунту свердловини заповнюються бентонітової сумішшю, яка виключає повітряні пробки між грунтом і геотермальних зондом.

В якості системи збору і розподілу теплоносія в геотермальних свердловинах вперше в Росії був використаний геотермальний колодязь UPONORGround 1300. Одна з особливостей колодязя - посилені стінки і люк, які дозволяють витримувати навантаження до 40 тонн. Це дозволяє встановлювати колодязь в зонах паркування і навантаження-розвантаження.

Друга особливість розподільного колодязя UPONOR - балансувальні вентилі з витратомірами, що дозволяють регулювати витрату в геотермальних зондах в діапазоні 5 ... 50 літрів в хвилину. Це означає, що їх пропускної здатності буде досить для підключення збільшеної кількості свердловин.

Повна заводська збірка розподільного колодязя істотно спрощує і прискорює процес монтажу контуру джерела тепла - горизонтальні ділянки геотермальних зондів досить з'єднати з виходами розподільної гребінки за допомогою електрозварні муфти. Крім того, мінімізація робіт, що проводяться в розподільному колодязі, забезпечує високу ступінь гідроізоляції.

Монтаж котельні.

Після завершення робіт по зовнішньому контуру (свердловинне поле і розподільчий колодязь) були розпочаті роботи всередині котельні. В цілому, вони не відрізняються від монтажу класичної котельні з газовим або електричним котлом. На малюнку 3.1 представлена ​​фотографія з раннього етапу монтажу котельні.

Одна з ключових особливостей даної котельні - геотермальний тепловий насос StiebelEltronWPF 66 G працює не тільки на системи опалення та приготування гарячої води, але і для кондиціонування приміщень.

Ця можливість забезпечується чотирма триходовими клапанами StiebelEltronHUV 80. Електроприводи клапанів, управляемиеконтроллером теплових насосів, при потребі приміщень в кондиціонуванні (визначається датчиком температури і вологості в певному приміщенні) міняють місцями контуру джерела низько потенційного тепла і опалення. В цьому випадку охолоджений теплоносій з геотермальних зондів надходить до споживача - системі охолодження.

Так як при роботі режиму охолодження контуру джерела низько потенційного тепла і опалення міняються місцями, то для обмеження використання гліколесодержащіх рідин між буферною ємністю (теплоаккумулятор системи опалення, що зменшує частоту включення компресора теплового насоса) і тепловим насосом встановлюється проміжний розділовий теплообмінник. На фотографії 3.2 представлений теплообмінник AlfaLaval, виконуючий ці функції в котельні АЗС ВАТ «Лукойл».

Теплоносій з буферної ємності Stiebel Eltron SBP 1 500 E Cool (нагрітий до +60 ˚С в зимовий час і охолоджений до +7 ˚С в літню пору) розподіляється по опалювальних приладів ( «теплі підлоги», радіатори, фанкойли) за допомогою насосних груп MEIBESс циркуляційними насосами з частотним регулюванням, які управляються контролером теплового насоса StiebelEltronWPMWII. Фотографія розподільної гребінки з насосними групами MEIBESпредставлено на малюнку 3.3.

У проекті були використані розширювальні баки Reflexлінейкі NG в контурах джерела низько потенційного тепла, контурі опалення теплових насосів (до теплообмінника AlfaLaval), в контурі опалювальних приладів (після теплообмінника AlfaLaval). В системі водопостачання (ємнісний бойлер StiebelEltronSBB751 WP) був використаний розширювальний бак Refixлінейкі DT5. Особливість даного бака - наявність проточної арматури FlowJet. Арматура включає в себе запірні і зливні крани, а також забезпечує постійну циркуляцію води в розширювальному баку без її застою. На малюнку 3.4 представлена ​​фотографія змонтованих в котельних АЗС ВАТ «Лукойл» розширювальних баків Reflexі Refix.

Пуско-налагоджувальні роботи.

Після закінчення монтажних робіт були проведені гідравлічні випробування, після чеговсе трубопроводи були утеплені трубної теплоізоляцією K-FlexST. Фотографії геотермального теплового насоса Stiebel Eltron WPF 66 G і ємнісного бойлера StiebelEltronSBB 1001 WPпредставлени на малюнках 4.1 і 4.2.

Управління тепловим пунктом повністю автоматизовано. Все управління здійснюється контролером Stiebel Eltron WPMWII, який збирає сигнали з різних датчиків температури (в бойлері гарячої води, в буферній ємності, вуличний датчик температури і інші) і двох кімнатних термостатів - StiebelEltronFE7 і Stiebel Eltron FEK, які дозволяють регулювати температуру в приміщеннях, стежать за вологістю, керують насосними групами MEIBES.

Сервісні роботи по тепловому пункту максимально спрощені за рахунок використання пристрою дистанційного керування Stiebel Eltron COMBOX GSM, який дозволяє усувати абсолютна більшість несправностей, не залишаючи офісу сервісного центру.

Економіка проекту.

Будь-який проект не матиме сенсу, якщо він не буде мати окупності (справедливості заради варто відзначити, що для проектів з установками відновлюваної енергетики можуть бути актуальними ще й соціально-екологічні показники).

Так, окупність індивідуальної котельні з тепловим насосом забезпечується низькими експлуатаційними витратами (в порівнянні з класичними котлами на органічному паливі та електриці). Це досягається за рахунок високого коефіцієнта перетворення теплового насоса. Крім того, наявність погодозалежної автоматики дозволяє знизити температуру нагрівання в той час, коли в цьому немає необхідності.

В осінній та весняний періоди не потрібна висока потужність для опалення. Опалювальна потужність «теплих підлог», радіаторів та фанкойлів знижується за рахунок нагріву теплоносія в буферній ємності StiebelEltronSBP 1500 ECool до низьких температур. Зниження температури нагріву дозволяє тепловим насосам працювати з великим коефіцієнтом ефективності, знижуючи тим самим експлуатаційні витрати.

Розрахунковий термін окупності складає всього 4 роки. Це означає, що інвестиції в теплові насоси протягом декількох років дозволять отримувати прибуток за рахунок експлуатації високотехнологічного енергозберігаючого обладнання.

Висновок.

Існує велика кількість факторів, які стримують розвиток технологій відновлюваної енергетики, в тому числі і теплових насосів. Це обсяг початкових витрат на обладнання і роботи, складність в монтажі (особливо виготовлення геотермальних свердловин), і низький ступінь інформованості кінцевого замовника.

Однак більшість рішень щодо впровадження теплових насосів - незалежно від джерела тепла (повітряні, водяні, геотермальні теплові насоси), потужності і функціональності - є для нас вже типовими рішеннями. Підтвердження тому - більше сотні об'єктів по всій країні: від Санкт-Петербурга до Сочі, від Москви до Байкалу. Це дозволяє з кожним роком збільшувати темпи впровадження теплових насосів і збільшувати число клієнтів.