VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015
РАЗРАБОТКИ ЗАБАЙКАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА В ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
В России подобный глобальный переход от действующих систем централизованного теплоснабжения к системам комплексного теплоснабжения на основе тепловых насосов в ближайшее время невозможен во многом благодаря низкой заинтересованности потребителей, которая сведена к минимуму из-за высокой стоимости большинства классических зарубежных проектов, которые в настоящее время широко представлены на рынке тепловых насосов [2].
Частичным решением проблемы заинтересованности потребителей может послужить внедрение малозатратных технологических решений в существующие системы отопления, которые будут доступны потребителям и позволят как ознакомиться со всеми преимуществами тепловых насосов, так и повысить общую экономичность теплоснабжения [2].
На сегодняшний день решить поставленную задачу возможно с применением классических теплонасосных установок (ТНУ) типа «воздух–вода», которые широко представлены на рынке. Основным недостатком ТНУ типа «воздух–вода» является их невысокая эффективность за счет низкого коэффициента преобразования.
Альтернативной воздушным ТНУ являются водяные ТНУ.
Водяные ТНУ имеют значительно более высокий коэффициент преобразования, чем воздушные, но при этом представленные на рынке проекты внедрения ТНУ типа «вода–вода» имеют общий значительный недостаток – большие капитальные затраты, в частности на установку различных видов теплообменников для сбора низкопотенциальной энергии [3].
С целью устранения основного недостатка водяных ТНУ разработан способ перехода систем горячего водоснабжения (ГВС), в летний период времени, на источник тепла, доступ к которому не требует значительной реконструкции исходной схемы теплоснабжения, и реализуем для любого потребителя имеющего систему отопления.
Источником тепла в данном способе выступает замкнутый контур системы отопления здания, который не функционирует в летний период.
Технологическое решение реализуется следующим образом. В неотопительный период, когда система отопления и ГВС здания переводится на режим ГВС, с помощью дополнительной запорной арматуры создается закрытый контур циркуляции внутри системы отопления здания изолированный от внешних тепловых сетей. В закрытом контуре теплоноситель, при помощи циркуляционного насоса, подается в систему отопления. Проходя отопительные приборы, теплоноситель забирает избыточное тепло помещений, после чего поступает в испаритель ТНУ, где охлаждается, передавая собранное тепло хладагенту, циркулирующему в контуре ТНУ. Тепло, полученное хладагентом, отдается в конденсаторе ТНУ, в который, в качестве нагреваемой среды, подается вода, идущая на ГВС, нагрев осуществляется до температуры не менее 60 °С, после чего вода подается потребителю [4].
Способ позволяет получить высокие значения коэффициента преобразования, которые свойственны водяным ТНУ, при компактности, автономности и минимальных затратах на внедрение, которые свойственны воздушным ТНУ, а также сократить экономические затраты на ГВС до 70%.
Однако стоит отметить, что изложенный выше способ компенсации нагрузки ГВС является сезонным и в отопительный период тепловой насос необходимо переводить в резерв. Данный нюанс также не остается без внимания и предлагается использовать установленный тепловой насос по запатентованной схеме для решения проблем с использованием дежурного отопления [5].
Дежурное отопление, то есть обогрев помещений с переменным тепловым режимом здания в нерабочий период суток или в дни отдыха и праздников при пониженной температуре воздуха (до 5°С в производственных зданиях, 10-12°С – в гражданских) позволяет экономить до 20% затрат на тепловую энергию в течение года, но зачастую его применение сдерживается круглосуточным пребыванием людей в некоторых помещениях здания, к примеру на постах охраны.
Техническим результатом предлагаемой схемы, с использованием теплового насоса, является поддержание допустимой температуры внутри помещений, в которых находятся люди, в часы работы дежурного отопления (контролируемые помещения).
При переходе к дежурному отоплению система позволит перераспределить тепло при помощи теплового насоса и автоматики от обратного трубопровода тепловой сети к местам пребывания людей, тем самым создавая в контролируемых помещениях комфортные условия. Подробнее ознакомится с полным описанием работы системы возможно в патенте РФ № 2527186 от 27.08.2014.
Такой подход решит проблему с использованием дежурного отопления для большинства административных зданий, и при этом позволит тепловому насосу оставаться в работе на протяжении всего года.
В заключение стоит отметить, что внедрение представленных схем позволит с минимальными затратами заложить основу для дальнейшего развития энергосберегающих технологий теплоснабжения с применением ТНУ, и даст стимул отечественным исследователям к развитию данной отрасли.
Литература
1. Берзан В.П. Аспекты проблемы стимулирования внедрения тепловых насосов / В.П. Берзан, С.Г. Робу, М.Л. Шит // Проблемы региональной энергетики. –2011. –№ 1. –С.91–94.
2. Кобылкин М.В. Перспективное направление внедрения тепловых насосов / М.В. Кобылкин, С.Г. Батухтин, К.А. Кубряков // Международный научно–исследовательский журнал. –2014. –№ 5–1 (24). –С.74–75.
3. Батухтин А.Г. Повышение эффективности современных систем теплоснабжения / А.Г. Батухтин, С.А. Иванов, М.В. Кобылкин, А.В. Миткус // Вестник Забайкальского государственного университета. –2013. –№ 09. –С.112–120.
4. Батухтин А.Г. Современные способы модернизации существующих систем теплоснабжения / А.Г. Батухтин, М.В. Кобылкин, А.В. Миткус, В.В. Петин // Международный научно–исследовательский журнал. –2013. –№ 7–2 (14). –С. 40–45.
5. Батухтин А.Г., Кобылкин М.В., Басс М.С. Система автоматического регулирования отопления здания // Патент России № 2527186. 2014. Бюл. №24.