Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии
Москва 2001
1.1. При проектировании систем тепло-хладоснабжения (отопления, вентиляции,
кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения) зданий и сооружений
с использованием тепловых насосов и тепловых узлов к ним следует
руководствоваться следующими нормативными документами:
- СНиП 2.04.05-91* "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха";
- СНиП 2.04.01-85* "Водоснабжение и канализация";
- СНиП 2.04.07-86* "Тепловые сети";
- МГСН 2.01-99 "Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите
и тепловодоэлектроснабжению";
- СП 41-101-95 Свод правил "Проектирование тепловых пунктов",
а также другими нормативными документами федерального и регионального
(московского) уровня, касающимися энергосбережения при проектировании
объектов индивидуального и общественного жилищного строительства, объектов
коммунального и промышленного строительства.
1.2. Термодинамически тепловой насос представляет собой обращённую холодильную машину и, по аналогии, содержит испаритель, конденсатор и контур, осуществляющий термодинамический цикл. Основные типы термодинамических циклов - абсорбционный и, наиболее распространённый, парокомпрессионный. Если в холодильной машине основной целью является производство холода путём отбора теплоты из какого-либо объёма испарителем, а конденсатор осуществляет сброс теплоты в окружающую среду, то в тепловом насосе картина обратная. Конденсатор является теплообменным аппаратом, выделяющим теплоту для потребителя, а испаритель - теплообменным аппаратом, утилизирующим низкопотенциальную теплоту: вторичные энергетические ресурсы и (или) нетрадиционные возобновляемые источники энергии.
1.3. Как и холодильная машина, тепловой насос потребляет
энергию на реализацию термодинамического цикла (привод компрессора).
Коэффициент преобразования
теплового насоса - отношение теплопроизводительности к электропотреблению
- зависит от уровня температур в испарителе и конденсаторе и колеблется
в различных системах в диапазоне от 2,5 до 5, т.е. на 1 кВт затраченной
электрической энергии тепловой насос производит от 2,5 до 5 кВт тепловой
энергии. Температурный уровень теплоснабжения от тепловых насосов 35
- 55 °С. Экономия энергетических ресурсов достигает 70%.
Промышленность технически развитых стран выпускает широкий ассортимент
парокомпрессионных тепловых насосов тепловой мощностью от 5 до 1000 кВт.
4.1. При проектировании зданий и сооружений с применением энергосберегающих технологий, в том числе с применением тепловых насосов, использующих теплоту вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) и нетрадиционных источников энергии (НВИЭ), необходимо рассматривать объект как единое целое. На ранних стадиях проектирования необходимо добиваться согласованности технических решений по архитектуре, конструкции и инженерным системам с целью выбора оптимальных схем внедрения энергосберегающих технологий, обеспечивающих минимальные сроки окупаемости дополнительных капитальных затрат.
4.2. Теплонасосные системы теплоснабжения проектируются для каждого
конкретного объекта в зависимости от энергетических нагрузок, почвенно-климатических
условий района строительства и стоимости энергоносителей.
Как указывалось выше (см. раздел 2), использование теплоты окружающего
воздуха и солнечной энергии в качестве единственных источников низкопотенциальной
теплоты малоэффективно, но в сочетании с другими, более стабильными,
источниками (например, теплотой грунта) вполне возможно.
Грунт в районе Москвы характеризуется расположением на глубинах 50
÷ 60 м известняков, что ограничивает глубину бурения термоскважин.
На глубинах
утилизации теплоты (от 5 до 50 м), как правило, расположены пески,
суглинки, глины. Водонасыщенность нормальная. Эти грунты позволяют
утилизировать
теплоту грунта. Однако при проектировании конкретных объектов необходимо
проанализировать более подробные геологические данные по участку
застройки и, при необходимости (как правило, для крупных объектов),
произвести разведочное бурение.
4.3. Решение об использовании энергосберегающих теплонасосных систем
целесообразно принимать на стадии разработки и утверждения задания
на проектирование.
Предпосылками для применения таких систем могут служить следующие
обстоятельства:
- удалённость от систем централизованного теплоснабжения;
- ограничение в использовании электроэнергии для прямого нагрева
при теплоснабжении;
- наличие вторичных энергетических ресурсов (вентиляционных выбросов,
сбросной теплоты технологических процессов, серых канализационных
стоков и т. п.);
- наличие холодильной нагрузки;
- относительно низкий температурный потенциал тепловых нагрузок (напольное
отопление, вентиляция, подогрев воды в бассейнах и т.п.)
- большой объём требований технических условий на подключение к внешним
источникам теплоснабжения.
Этапы проектирования обязательно должны содержать стадию ТЭО.
На этой стадии наряду с архитектурой должны быть достаточно глубоко
проработаны инженерные разделы, согласованы различные инженерные
системы между собой
и с теплонасосной системой теплоснабжения в части использования вторичных
энергетических ресурсов и покрытия различных тепловых нагрузок с
учётом графиков их изменения во времени.
4.4. ТСТ, как правило, состоят из системы сбора низкопотенциального тепла, собственно тепловых насосов и традиционных источников тепловой энергии для покрытия пиковых нагрузок. В некоторых случаях применяются аккумуляторы тепловой энергии. Такие схемы, как правило, применяются для систем горячего водоснабжения с целью выравнивания суточной неравномерности потребления горячей воды.
4.5. Системы сбора низкопотенциального тепла представляют собой различные теплообменные аппараты, утилизирующие ВЭР и НВИЭ и включённые в единый с испарителями тепловых насосов контур, по которому циркулирует теплоноситель. Если по режимным параметрам температура в этом контуре может быть ниже 0°С, то в качестве теплоносителя используются антифризы, например, на основе водных растворов этиленгликоля. Система должна постоянно обеспечивать испарители тепловых насосов низкопотенциальной тепловой энергией. В связи с этим в системе целесообразно комбинировать различные виды низкопотенциальных источников теплоты.
4.6. Тепловые насосы, как наиболее дорогое оборудование, подбираются
по мощности на величину базовых нагрузок по графику их изменения. Это
обеспечивает максимальное использование тепловых насосов и более стабильный
режим их работы.
Для обеспечения надёжности работы системы в схеме предусматривается
несколько агрегатов, за исключением случаев, когда надёжность агрегатов
обеспечивается их внутренним устройством.
4.7. В качестве дополнительных традиционных источников тепловой энергии, предназначенных для покрытия пиковых нагрузок, целесообразно применять нагреватели, легко поддающиеся автоматизации работы, например, электрические или газовые. Нагреватели могут устанавливаться по отношению к тепловым насосам как параллельно (со смешиванием потоков теплоносителя), так и последовательно (догревание теплоносителя).
4.8. На стадии ТЭО необходимо рассмотреть комплекс традиционных мероприятий
по энергосбережению:
• рациональные архитектурно-планировочные решения по конфигурации
зданий и сооружений и расположению их на местности;
• применение энергосберегающих ограждающих конструкций;
• использование энергосберегающей системы вентиляции, в том числе
с возможностью рекуперативного подогрева приточного воздуха вытяжным;
• создание рациональной системы отопления с применением автоматизированных
узлов управления и учёта тепловой энергии;
• установка экономичных устройств водоразбора в системе горячего
водоснабжения с применением регуляторов давления;
• применение энергоэкономичных светильников и других электроприборов,
устройств частотного регулирования электрических машин и т.п.
Целесообразно рассмотреть 2 - 3 варианта схем ТСТ для выбора наиболее
оптимального решения. Принципиальные схемы ТСТ выбираются на основе
тепловых и технико-экономических расчётов.
4.12. Согласно действующим нормативным документам (например, СНиП 2.04.05-91* "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха", п.п. 6.13 и 8.2, МГСН 2.01-99 "Энергосбережение в зданиях, нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению", п. 4.2.4) применение новых технологий теплоснабжения (в том числе с применением тепловых насосов), связанных, как правило, со значительными капитальными вложениями, требует предварительного технико-экономического обоснования.
4.13. На стадии разработки ТЭО для объектов с теплонасосными системами
теплоснабжения должны быть проработаны следующие вопросы:
• определены основные архитектурно-планировочные решения;
• определены расчетные тепловые, холодильные и электрические нагрузки
объекта с учётом всех внутренних бытовых и технологических тепловыделений;
• рассмотрены возможные мероприятия по снижению энергетических нагрузок
традиционными способами;
• определена структура потребления энергии (тепловой и электрической);
• определены суточные и годовые графики потребления тепловой и электрической энергии;
• проработана схема традиционного (централизованного или автономного)
теплоснабжения и определены затраты на её создание (с учётом выполнения
требований выставленных технических условий);
• определен энергетический потенциал вторичных энергетических ресурсов
объекта (мощность и график их поступления);
• определён энергетический потенциал доступных нетрадиционных возобновляемых
источников энергии и потребная мощность для покрытия тепловых нагрузок здания;
• выбрана принципиальная схема системы энергоснабжения с помощью
тепловых насосов и выполнена предварительная проектная проработка;
• рассчитаны капитальные затраты, связанные с созданием ТСТ, с учётом
технических условий на подключение к внешним энергетическим источникам;
• рассчитаны годовые эксплуатационные затраты по традиционному варианту
теплоснабжения и варианту с тепловыми насосами;
• рассчитан срок окупаемости ТСТ.
В случае если срок окупаемости приемлем и к реализации принят вариант ТСТ, следующие этапы проектирования выполняются в соответствии с существующими нормами с обязательным расчётным обоснованием выбора структуры и технических характеристик применяемого оборудования.
Стоимость альбома - 33 500 рублей.
Процесс покупки:
Пришлите заявку с Вашими реквизитами на электронную почту com@insolar.ru и мы Вам вышлем счет и после прохождения оплаты направим на указанный Вами электронный адрес ссылку на скачивание.
После зачисления денег на наш счет Вы на свою почту получите уникальный код ссылки на скачивание материала, которая будет действительно в течении 24 часов, далее ссылка перестанет работать и скачивание станет невозможным.
Внимание! Уведомление об оплате обязательно, в противном случае ссылка на документ может быть не отправлена.
Уведомления посылать на e-mail: com@insolar.ru