Разработка и исследование методов расчета эффективности использования теплонасосных установок (ТНУ)

Авторы:
С. В. Кузнецов (начальник отдела проектирования инженерных коммуникаций ООО "Институт Дорожно-Мостового Проектирования"),
Н.К. Малинин, д. т. н., проф. (МЭИ (ТУ))

Теплоснабжение в условиях России с ее продолжительными и достаточ­но суровыми зимами требует весьма больших затрат топлива, которые пре­восходят почти в 2 раза затраты на электроснабжение. Основными недос­татками традиционных источников теплоснабжения являются низкая энер­гетическая (особенно на малых котельных), экономическая и экологическая эффективность (традиционное теплоснабжение является одним из основ­ных источников загрязнения городов.

Чрезвычайно велики затраты на тепловые сети, которые являются одним из самых ненадежных элементов в системах централизованного теплоснабжения. Удельная аварийность для трубопроводов диаметром 300-800 мм  составляет 2-3 аварии в год на 1 км длины трассы.

В крупных мегаполисах, таких как Москва, воз­никает проблема стес­ненности условий для строительных работ (особенно в центре го­рода). Также очень велика сложность про­ектирования инженер­ных коммуникаций (особенно это касается теплотрассы). Их экс­плуатация впоследствии также требует больших затрат, серьезные проблемы возникают при реконструкции и ремонте существующих объектов. Действующие в настоящее время тарифы на тепловую энергию, в сочетании с затратами на подключение к городским тепловым сетям, заставляют все чаще задумываться над альтернативными способами теплоснабжения.

Тепловые насосы системы теплоснабжения представляются одним из наиболее эффективных альтернативных средств решения проблемы. Они могут устанавливаться в техническом подполье здания, следовательно, отпадает потребность подключения к центральному тепловому пункту, или вообще отсутствия ЦТП (при строительстве элитных домов).

Принципиальная схема компрессионного теплового насоса изображена на рис. 1. Суть его работы состоит в следующем. В испарителе теплового насоса тепло невысокого температурного потенциала отбирается от некоего источника низкопотенциального тепла и передается низкокипящему рабочему телу теплового насоса. Полученный пар сжимается компрессором. При этом температура пара повышается и тепло на нужном температурном уровне в конденсаторе передается в систему отопления и горячего водоснабжения.

Ключевым вопросом, от которого в значительной степени зависит эффективность применения тепловых насосов, является вопрос об источнике низкопотенциального тепла. Таким источником мог бы быть атмосферный воздух [1]. Однако в зимнее время, когда тепловая нагрузка возрастает, его температура в наших природно-климатических условиях становится слишком низкой, чтобы обеспечить эффективную работу теплового насоса. Наи­более эффективным источником тепла в данном случае может стать сетевая вода.

Литература

1. Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы. М.: Энергоиздат, 1982.