Проекты участников финального этапа НТТМ-2017

← К списку проектов

Проект
Применение тепловых насосов для теплоснабжения арктического побережья
НТТМ-2017-1062 | Категория I

Автор:

Бунакаля Дмитрий Андреевич

Научный руководитель:
Реутова Ольга Антоновна
Организация:
БОУ г. Омска «Лицей №166»,
Омская область, Омск
Цель работы
Целью проекта является теплоснабжение жилых и производственных объектов на территории побережья Арктики без провода к ним теплосетей с применением экологичной технологии.

Актуально работы заключается в труднодоступности постоянного источника тепла для арктических станций и затратах на его применение, необходимости более экологичного подхода получения энергии вследствие глобального потепления и активного таяния ледников в последнее время и освоении арктической зоны Российской Федерации с перспективой добычи нефти и газа.
Обзор предметной области
Котельные арктического побережья работают на привозном мазуте, каменном угле и сырой нефти, которые являются источниками вредного воздействия на окружающую среду. Поставка топлива происходит бессистемно и только в короткий период летней навигации. При перевозках морскими судами цена на топливо возрастает в 1,5 раза по отношению к отпускной цене на опорных базах топливоснабжения. Дальнейшая доставка топлива от побережья в глубинные пункты производится с использованием наземного транспорта, иногда – воздушного. Из-за повышенных расходов на местные перевозки цены на топливо существенно возрастают. При перевозках автомобилями – в 1.2-1.5 раза, морскими судами – в 1.3-1.8, бездорожным транспортом – в 1.5-2.5, а при использовании авиации – в 3 раза и более по отношению к отпускной цене на опорных базах топливоснабжения.
Описание результатов проекта
1. Для теплоснабжения объектов, расположенных на побережье моря Лаптевых, в качестве альтернативного источника теплоснабжения предложена парокомпрессионная теплонасосная установка, в которой: Низкопотенциальным теплоносителем являются воды моря с температурой 1,5°С на глубине; Высокоэффективным, легкодоступным и озонобезопасным хладагентом - фреон R-600a.
2. Выбран минимальный набор агрегатов для парокомпрессионной ТН установки: Испаритель, конденсатор, расширительный вентиль и компрессор.
3. Рассчитаны необходимые параметры для работы парокомпрессионной ТН установки:
Коэффициент преобразования теплоты – 4,217; Расход выбранного хладагента - 2,78 кг/с; Расход низкопотенциального теплоносителя – 36,67кг/с; Площади теплообменников – 12 и 8м^2; Длина труб теплообменников – 50 и 35м.
4. Количество тепла, получаемого с помощью парокомпрессионной ТНУ составляет 500 кВт из 117 кВт электричества, что обеспечивает теплом объект объемом 3583м^3 или площадью 1327м^2. Это площадь взятой метеорологическая станция.
Для примера–электрический теплогенератор с такой же мощностью смог бы отопить всего лишь 16м^2.
Описание применимости
Рассмотрим в качестве примера арктическую станцию у поселка Тикси, расположенную на побережье моря Лаптевых, в географической зоне вечной мерзлоты. Она характеризуется суровой продолжительной зимой с сильными ветрами, частыми метелями и коротким холодным летом. Станция получает электричество с дизельной электростанции мощностью 125 кВт, а тепло с котельной, работающей на сырой нефти. Отопительная нагрузка такого объекта 0,4 Гкал/ч (это около 500 кВт). Стены состоят из двойной кирпичной кладки или кирпичной кладки с крупнопористым беспесчаным бетоном. Навигация здесь не всегда проходит в оптимальные сроки и длится менее трёх месяцев. Возникают проблемы c подачей тепла и электроэнергии. На станции проживает 38 человек на общей площади 1146 м^2.

Тепловой насос - это эффективная теплоснабжающая установка, преимущество применения которого, в сравнении с другими способами обогрева, состоит в значительной экономии затрат энергии и минимальном потреблении электроэнергии для его работы, которая более доступная благодаря производительному дизельному топливу, поставка которого требует меньше количества усилий и требуется менее часто. Это новое перспективное направление Энергетики, которое позволит радикально упростить и резко удешевить технологии получения тепловой энергии.
Дальнейшее развитие проекта
В перспективе планируется создание полноценной 3D модели в инженерной программе SolidWork, более точный подбор дополнительных компонентов ТН и их материала для большей производительности, оценивание нужды введения дополнительных реагентов в циклирующую воду и прочее.

Информация предоставлена участником конкурса. Организаторы конкурса не несут ответственности за содержание информации о проекте.

← К списку проектов




Список всех проектов финального этапа с датами защиты

 

© Всероссийский конкурс научно-технического творчества молодежи НТТМ

E-mail: info@konkurs-nttm.ru