Контрольные вопросы

1. Какие данные являются исходными для расчета циклов теплонасосных установок?

2. Какой показатель показывает термодинамическое совершенство работы теплового насоса?

3. Что является экономическим показателем работы теплонасосной установки?

4. Как производится оценка эффективности работы узлов теплового насоса?

5. Какие составные части входят в сумму эксергетических потерь в тепловом насосе?

6. Как определяется параметры фреона после сжатия

7. Опишите схемы теплообмена в испарителе, конденсаторе, переохладителе и регенеративном теплообменнике.

3.Проектирование тну для систем теплоснабжения

3.1.Выбор тну для теплоснабжения подъезда жилого дома

Для проектирования выбрана система отопления одного подъезда 9-этажного панельного жилого дома. Поквартирное отопление не рассматривалось по следующим причинам:

– расположенный в квартире тепловой насос создает шум и вибрацию, а разделение его на две части наподобие «сплит»-систем кондиционирования приводит к ухудшению внешнего вида здания;

– в отдельной квартире реконструируемых или ремонтируемых старых домов нельзя отказаться от централизованного отопления, но перевод всего подъезда на поквартирное отопление вполне возможен;

– в условиях г. Белгорода значительная часть новых квартир покупается иногородними жителями, например работающими на севере, и от момента сдачи дома до заселения квартиры может пройти несколько лет. При этом зимой незаселенные квартиры не отапливаются, что вынуждает соседей нести повышенные расходы на отопление своих квартир;

– при расчете теплоты утилизации сточных вод и вытяжной вентиляции увеличение количества источников (квартир) приводит к более стабильному сбросу теплоты.

ТНУ для отопления всего дома также не рассматривалось из-за большой массы и габаритов такой установки (см. табл. 8), что вызывает трудности ее размещения без дополнения конструкции здания. По-подъездное отопление также удобно для резервирования оборудования, в этом случае одна резервная ТНУ будет устанавливаться для нескольких подъездов дома, или при ремонте ТНУ одного подъезда отопление будет производиться частью мощности ТНУ других подъездов.

Три схемы теплового насоса рассматривались со следующим источником низкопотенциальной теплоты:

а) грунтовый теплообменник (температура грунта 5 °С);

б) подземные грунтовые воды (5 °С);

в) бытовые стоки (30 °С);

г) воздух в вытяжной вентиляции (25 °С).

В качестве нагревательных приборов выбрана система «теплый пол», в соответствии с табл. 13 температура воды на выходе из теплового насоса задавалась 60 °С, температура возвратной воды – 50 °С.

Для выбора варианта производился термодинамический расчет цикла теплового насоса, определялся коэффициент преобразования энергии в нем  (отношение теплоты, полученной горячим теплоносителем к энергии, затраченной приводом компрессора), производился конструктивный расчет теплообменников и компрессора, определялась стоимость теплонасоной установки и срок ее окупаемости (при этом стоимость 1 Гкал теплоты принималась в размере 390 руб. согласно действующим летом 2005 г. тарифам в г. Белгороде).

Полученные результаты представлены на рис. 34. Из рис. 34 видно, что выбор схемы и типа фреона оказывает значительное влияние на конечную эффективность варианта. Из рассмотренных схем наилучшей оказалась схема № 3 в связи с более высоким значением коэффициента  в ней с фреоном R-22 (озонобезопасные аналоги R410А, R407C).

Рис 34. Сравнение эффективности вариантов при отопительной мощности 180 кВт

(номер после фреона соответствует номеру схемы)

Утилизация теплоты сточных вод, как и ожидалось, обеспечило самую эффективную систему теплоснабжения, значительно превосходящую остальные варианты. Утилизация теплоты вытяжного воздуха оказалась малоэффективной из-за высокой стоимости низкой эффективности и высокой стоимости теплообменника, устанавливаемого в вытяжной вентиляции. Из приведенных результатов видна возможность комплексной утилизации теплоты, когда промежуточный теплоноситель поочередно отбирает теплоту у сточных вод, вытяжной вентиляции и грунта.

Можно сделать вывод, что эффективность теплового насоса во многом зависит от условий его использования, что обязательно необходимо учитывать при проектировании теплонасосных установок или выборе готового оборудования.