Контрольные вопросы
Назначение СЖО?
Обязательные СЖО и комфортные?
Заключение
Перспективным направлением коммунальной энергетики и энергетическими установками являются тепловые насосы, использующие низкопотенциальные источники энергии, в том числе и в комбинации с другими преобразователями низкопотенциальной энергии, например, солнечными водонагревательными системами и ветроэнергетическими установками и т.д.
Внедрение тепловых насосов позволяет снизить расходы топлива на единицу выработанной теплоты по сравнению с котельными от 20 до 50% либо обеспечить трех-,четырехкратную экономию электроэнергии по сравнению с прямым электроснабжением.
Обязательным условием эффективного использования ТН является наличие подходящего источника низкопотенциальной теплоты. Отсутствие вблизи потребителя такого источника может исключить возможность применения ТН.
В странах с мягким климатом в качестве источника низкопотенциального тепла часто используют атмосферный воздух. Однако для большей территории России этот источник, как правило, неприемлем в связи с чрезвычайно низкими температурами в зимнее время. Идеальный вариант для тепловых насосов - наличие вблизи потребителя источника сбросного тепла промышленного или коммунального предприятия.
Хорошим источником тепла является незамерзающий водоем, речка. В ряде регионов имеются неглубоко залегающие подземные термальные воды, на Камчатке, Северном Кавказе, в Калининградской обл., некоторых районах Сибири. Наличие вблизи потребителя соответствующей скважины с температурой воды на уровне 15 – 20 °С является исключительно благоприятным для использования ТН. Однако разработка и использование ТН в России значительно отстает от зарубежных стран, таких как США, Япония, Швеция, Норвегия.
По применению грунтовых теплообменников имеется значительный опыт у зарубежных стран США, Канады, Швейцарии и других стран и некоторый отечественный опыт.
Выбор типа, схемы расположения и размеров грунтовых теплообменников требует специального обоснования с учетом возможного переохлаждения грунта в зоне теплообменника при длительной эксплуатации с возможным снижением эффективности работы ТН.
Все более широкое применение находят системы приточно-вытяжной вентиляции, и, следовательно, создаются технические возможности для организации утилизации тепловых выбросов здания.
Энергетическая и экономическая эффективности применяемой системы теплонасосного теплоснабжения очень зависят от характеристик потребителя теплоты, в первую очередь от температурного уровня нагреваемого теплоносителя.
Широкое применение в последнее время находят системы отопления с применением современных теплообменников типа фанкойлов, характеризующихся высокими коэффициентами теплопередачи и соответственно допускающих использование теплоносителя с пониженными температурами.
При использовании ТН в системах горячего водоснабжения необходимо избегать необоснованного перегрева воды выше реально необходимого потребителю температурного уровня. Как правило, для удовлетворения большинства бытовых потребностей нагревать воду выше 40 - 45 °С нет необходимости.
Проектирование и создание теплонасосных систем теплоснабжения требует знаний и профессионального решения. В отличие от традиционных систем теплоснабжения, теплонасосная система может работать в переменных режимах, существенно отклоняющихся от расчетных, что связано как с возможным изменением температуры низкопотенциального источника, так и с переменным характером тепловых нагрузок. Здесь важна расчетная мощность ТН. Обычно мощность ТН выбирается на уровне 60 - 70% от максимума нагрузки. В этом случае ТН должен работать в тандеме с резервным источником тепла или оснащаться соответствующими тепловыми аккумуляторами.
Внедрение ТНУ на объектах промышленного и гражданского строительства сопровождается существенным энергосберегающим и экологическим эффектами. В зависимости от условий эксплуатации экономия топлива составляет по сравнению с котельными от 6 до 10 кг у.т. на 1 ГДж выработанной теплоты или от 30 до 40% по величине КПД. Кроме экономии топлива, применение ТН существенно снижает загрязнение окружающей среды.
Теплонасосные технологии, конечно, имеют многообещающее, блестящее будущее в свете объявленного мирового энергетического кризиса.
Однако кроме существенной экономии на электро- и тепловых ресурсах, установка такого сложного сооружения как тепловой насос имеет и ряд существенных недостатков.
Самым главным недостатком тепловых насосов является, конечно же, высокая стоимость. Вторым недостатком применения системы теплового насоса является сложность монтажа системы. Монтаж системы отопления при помощи теплового насоса требует очень высокой квалификации и узкоспециализированных знаний. Необходимо составить грамотный проект размещения системы отопления и учесть другие коммуникации. Все же для достижения большей выгоды практикуется эксплуатация тепловых насосов в паре с дополнительным генератором тепла, использование бивалентной схемы отопления.
Возможны и более сложные тепловые бивалентные схемы, например включение солнечного коллектора. Для этого, у некоторых серийных систем тепловых насосов и солнечных коллекторов такая возможность предусмотрена в конструкции. В этом случае, смешивание тепла, идущего от теплового насоса и от солнечного коллектора производиться в выравнивающем бойлере.
Окупаемость ТНУ наступает с 3-го года эксплуатации. В некоторых случаях эффективность наступает уже со 2-го года эксплуатации. Это подтверждают исследования ОКБ «Карат», на основе которых построен график. Где показана окупаемость капитальных и текущих затрат при эксплуатации ТНУ в сравнении с аналогичными затратами при эксплуатации теплоэлектронагревателей (ТЭН).
При проектировании необходимо принимать такие схемные решения, чтобы они способствовали технической и экономической эффективности тепловых насосов. При этом следует учитывать:
- наиболее экономичные комбинированные системы одновременно вырабатывающие теплоту и холод, для кондиционирования и промышленного охлаждения;
- традиционные системы теплоснабжения проектируются на расчетные параметры, регламентируемые СНиПами. При проектировании ТНУ надо учитывать не только расчетные параметры, но и другие факторы, (например, разбивку нагрузок между тепловым насосом и тепловыми доводчиками).
Расчет экономической эффективности применения тепловых насосов является неотъемлемой частью проектирования.