VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Альтернативой традиционной системе теплоснабжения могут служить теплонасосные установки (ТНУ) [1], превращающие низкопотенциальную тепловую энергию окружающей среды (воды, грунта, воздуха), а также "тепловые отходы" промышленных предприятий и коммунальных служб в тепловую энергию требуемого потенциала.

Эффективность использования ТНУ во многом связана с наличием (выбором) источника низкопотенциальной теплоты. Немаловажное значение при выборе теплонасосной установки играют климатические условия данного регион.

Тепловые насосы типа «воздух/вода» получили наибольшее распространение благодаря невысокой стоимости и простоте установки, а также повсеместной доступности воздуха как источника низкопотенциальной энергии. Такие установки могут использовать как наружный воздух, так и отходящий из системы вентиляции воздух в качестве источника низкопотенциальной энергии. Широкое распространение ТНУ данного типа получили в регионах с мягким климатом и могут эксплуатироваться почти круглый год (до -12°С), однако при низких температурах их эффективность резко падает. В Северо-западном регионе ТНУ данного типа могут работать только в бивалентном режиме в сочетании котельным агрегатом 3.

Для ТНУ «вода/вода» в качестве источника низкопотенциальной энергии требуется скважина на воду, либо большой водоём, желательно с проточной водой. ТНУ такого типа могут работать в моновалентном режиме достаточно эффективно. В случае грунтовых вод, не содержащих кислорода, и с высоким содержанием железа и марганца колодцы могут разрушаться. В этих случаях нельзя допускать контакта грунтовых вод с окружающим воздухом, или необходимо соответствующим образом обработать воду.

На использование грунтовых вод должно быть получено разрешение соответствующего ведомства (обычно службы госводонадзора). Для использования тепла необходимо построить подающий колодец и водопоглощающий или инфильтрационный колодец.

Для работы тепловых насосов при определенных условиях могут использоваться озера и реки, т.к. они тоже выступают в роли аккумуляторов тепла. В этом случае следует предусмотреть промежуточный контур. По вопросам использования воды можно проконсультироваться в службе госводонадзора.

В Северо-Западном регионе грунтовые воды залегают на большой глубине и имеют довольно низкую температуру, всего +5,5 °С. В связи с этим использование грунтовых вод в нашем регионе практически не возможно.

ТНУ типа «рассол/вода» в качестве источника низкопотенциальной энергии в основном используют приповерхностный грунт.

Грунт аккумулирует солнечную энергию. Эта энергия воспринимается грунтом либо непосредственно в форме солнечной радиации, либо косвенно в форме тепла, получаемого от дождя или из воздуха. Грунт имеет свойство сохранять солнечное тепло в течение длительного времени, что ведет к относительно равномерному уровню температуры источника тепла на протяжении всего года, это обеспечивает эксплуатацию теплового насоса с высоким коэффициентом мощности (к.п.д.).

Аккумулированное грунтом тепло передается вместе со смесью из воды и антифриза (рассолом), точка замерзания которой должна находиться примерно на уровне -15°С (необходимо придерживаться данных изготовителя), через горизонтально проложенные грунтовые теплообменники (которые также называются грунтовыми коллекторами) или через вертикально расположенные теплообменники, так называемые грунтовые зонды. В Северо-Западном регионе использование горизонтальных грунтовых коллекторов недопустимо, т.к. глубина промерзания грунта достигает 1,8 метра. Поэтому единственным приемлемым вариантом остаются вертикальные грунтовые зонды. Подобные установки, как правило, эксплуатируются моновалентно.

Литература

1. Салова Т.Ю., Молчанов О.Г. Энергетические комплексы с использованием газогенерации твердого топлива //Известия СПбГАУ. - СПб. – 2011. -№22. - С.331-336.

Код для цитирования: Скопировать