Анализ возможностей оптимального подключения тепловых насосов к технологической схеме городской котельной

Аннотация

Relevance: improving energy security, reducing dependence on fossil fuels, and mitigating adverse environmental impacts require the implementation of energy-efficient technologies in district heating systems. For heat sources in Tashkent, reducing dependence on natural gas and heavy fuel oil used as a reserve fuel is an important task. The use of heavy fuel oil is associated with high operating costs and emissions of pollutants into the atmosphere. Aim: to evaluate the effectiveness of integrating heat pumps into the technological scheme of the existing Heat Center No. 3 (HC-3) operated by “Toshkent Issiqlik Markazi” LLC and to determine the optimal connection options for reducing reserve heavy fuel oil consumption and improving the reliability of heat supply. Methods: the study employed analytical and comparative methods, evaluation of the heat pump coefficient of performance (COP), and assessment of the environmental effect. Results: three heat pump connection options were considered: heating makeup water, recovering heat from exhaust flue gases, and connecting the heat pump to the return pipeline of the district heating network. The analysis confirms the technical feasibility and economic viability of applying heat pumps in Tashkent’s district heating system. The integration of heat pumps makes it possible to eliminate heavy fuel oil combustion in the reserve operating mode, reduce operating costs, increase the efficiency of the heat source by 7–10%, and achieve an estimated payback period of 4–6 years. An additional environmental benefit is the elimination of soot and sulfur oxide emissions associated with operation on reserve fuel.

Английская аннотация из статьи. Авторская аннотация воспроизводится на условиях лицензии CC BY-NC-ND 4.0. Аннотация дана на английском языке.

Ключевые слова

• тепловой насос
• централизованное теплоснабжение
• котельная
• грунтовый тепловой насос
• коэффициент преобразования
• мазут
• Ташкент

Простыми словами

Авторы из Ташкентского государственного технического университета рассматривают, как встроить тепловые насосы в схему теплоцентрали № 3 (ТЦ-3) ООО «Toshkent Issiqlik Markazi», которая снабжает теплом Шайхантахурский и Алмазарский районы Ташкента. Котельная работает на природном газе, резервное топливо — мазут. На ней установлены два водогрейных котла ПТВМ-50 по 50 Гкал/ч и три котла ПТВМ-100 по 100 Гкал/ч; на двух котлах по четыре мазутные горелки, каждая сжигает 600 кг мазута в час.

Сравниваются три варианта подключения. В первом парокомпрессионный тепловой насос берет низкопотенциальную теплоту из обратной сетевой воды или из грунта и нагревает химочищенную подпиточную воду с 10–15 °C до 35–40 °C; у этого варианта самый высокий коэффициент преобразования — 4–5. Во втором абсорбционные бромистолитиевые тепловые насосы охлаждают уходящие дымовые газы котлов со 120–150 °C до 30–40 °C и нагревают обратную воду с 45–55 °C до 70–80 °C; коэффициент трансформации — 1,2–2. В третьем тепловые насосы подключаются к обратному трубопроводу тепловой сети перед сетевыми насосами и котлами; при температуре обратной воды 45–70 °C коэффициент преобразования составляет около 2,8–3,5. На схеме этого варианта два тепловых насоса: «воздух-вода» и «воздух/вода-вода».

Самым эффективным и стабильным авторы считают тепловой насос «грунт-вода», поскольку температура грунта всегда +8…+10 °C, а на воздухе при минусовых температурах тепловой насос неэффективен. По их оценке, тепловые насосы позволят ТЦ-3 отказаться от сжигания мазута, повысить эффективность теплоисточника на 7–10%, снизить эксплуатационные затраты более чем на 50% и окупиться за 4–6 лет, а теплота от теплового насоса в Узбекистане обойдется минимум в 2–2,5 раза дешевле, чем от мазута. Для этого потребуется модернизировать электроснабжение котельной.

Как цитировать

A. R. Ivanisova and M. A. Koroli (2026). Analysis of the possibilities of optimal connection of heat pumps to the city’s boiler house scheme. Energiya va resurs tejash muammolari (Problems of Energy and Sources Saving), No. 3, 2026, pp. 253–261. https://doi.org/10.5281/zenodo.23446898