Другие статьи

Цель нашей работы - изучение аминокислотного и минерального состава травы чертополоха поникшего
2010

Слово «этика» произошло от греческого «ethos», что в переводе означает обычай, нрав. Нравы и обычаи наших предков и составляли их нравственность, общепринятые нормы поведения.
2010

Артериальная гипертензия (АГ) является важнейшей медико-социальной проблемой. У 30% взрослого населения развитых стран мира определяется повышенный уровень артериального давления (АД) и у 12-15 % - наблюдается стойкая артериальная гипертензия
2010

Целью нашего исследования явилось определение эффективности применения препарата «Гинолакт» для лечения ВД у беременных.
2010

Целью нашего исследования явилось изучение эффективности и безопасности препарата лазолван 30мг у амбулаторных больных с ХОБЛ.
2010

Деформирующий остеоартроз (ДОА) в настоящее время является наиболее распространенным дегенеративно-дистрофическим заболеванием суставов, которым страдают не менее 20% населения земного шара.
2010

Целью работы явилась оценка анальгетической эффективности препарата Кетанов (кеторолак трометамин), у хирургических больных в послеоперационном периоде и возможности уменьшения использования наркотических анальгетиков.
2010

Для более объективного подтверждения мембранно-стабилизирующего влияния карбамезапина и ламиктала нами оценивались перекисная и механическая стойкости эритроцитов у больных эпилепсией
2010

Нами было проведено клинико-нейропсихологическое обследование 250 больных с ХИСФ (работающих в фосфорном производстве Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции)
2010


C использованием разработанных алгоритмов и моделей был произведен анализ ситуации в системе здравоохранения биогеохимической провинции. Рассчитаны интегрированные показатели здоровья
2010

Специфические особенности Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции связаны с производством фосфорных минеральных удобрений.
2010

Особенности эксплуатации тепловых насосов в централизованных системах теплоснабжения

Рассмотрены особенности эксплуатации бивалентно-альтернативной системы теплоснабжения теплового насоса, водогрейного котла на примере жилого здания в климатических условиях г.Алматы. Приведена методика графического определения бивалентной точки для совместной работы источников тепла. 

Перспективы применения тепловых насосов (ТН) в Республике Казахстан определяются технологической востребованностью и тенденцией повышения цен на топливо, тепловую и электрическую энергию.

Целью публикации является определение максимальной эффективности теплоснабжения тепловыми насосами, которая в свою очередь зависит от нижнего предела эксплуатации теплового насоса.

Режим работы теплового насоса в зависимости от способа его эксплуатации в качестве источника тепла подразделяется на следующие виды:

  • моновалентный (источник тепла – только тепловой насос);
  • моноэнергетический (источник тепла – только тепловой насос с электрическим контактным нагревом);
  • бивалентный (источники тепла: тепловой насос и второй теплогенератор – водогрейный котел).

Бивалентный режим работы источников тепла может быть организован альтернативно или параллельно. В бивалентно-альтернативном режиме водогрейный котел включается, если тепловой насос не справляется с нагрузкой. В это время тепловой насос выключается. В бивалентно-параллельномном режиме водогрейный котел включается, если тепловой насос в одиночку не справляется с тепловой нагрузкой и они работают параллельно.

При бивалентно-параллельном режиме работа источников тепла - тепловой насос и пиковый водогрейный котел обеспечивают общую потребность в тепле. Водогрейный котел используется в качестве вспомогательного источника тепла. Управление всей тепловой схемой закрытой системы теплоснабжения, предложенной    автором    [1],    осуществляется    регулятором    температуры      в зависимости от t н – температуры наружного воздуха (так называемой бивалентной точки) и потребности в тепле отопительных контуров.

Максимальная температура подающего теплоносителя в системе отопления не может превышать 80ºС из-за технических возможностей выбранного теплового насоса. Эта температура ограничивается оптимальным значением температуры конденсации рабочего вещества теплового насоса при заданных режимных и технических параметрах системы. Она зависит только от температуры рабочего тела  в  испарителе,  конечной  разности  температур  в  конденсаторе, температуры

 

нагреваемого теплоносителя на входе в конденсатор, кпд ТН

 

hТН  ,  кпд пикового

 

котла

 

hк , кпд электрических  сетей

 

hэс , кпд электрической станции по   выработке

 

электроэнергии h э .

к

Согласно данным авторов [2,3], в типовых схемах бивалентно-параллельных систем принимается, что тепловой насос обеспечивает от 50% до 70% потребности в тепле потребителя. Суммарная продолжительность работы тепловых насосов составляет от 75 до 92% дней календарного года.

Для примера нами рассмотрена бивалентно-альтернативная система теплоснабжения 4-х этажного односекционного дома с подвалом и объектом обслуживания на первом этаже.

Источник теплоснабжения – внутриплощадочные тепловые сети, куда тепло поступает от бивалентно-альтернативных источников в тепловой насос, водогрейный котел. Теплоноситель – сетевая вода, с параметрами 95-40 °С в расчетном режиме, в данном случае поступает из районной отопительной котельной. В качестве альтернативного источника тепла выбран тепловой насос марки   НТ-80   ЗАО   «Энергия».   Расчетная   теплопроизводительность  теплового

 

насоса НТ-80 типа «вода-вода» QТ   = 105кВт

 

при температуре низкопотенциального

 

источника

 

t  = 12 0C

 

и     QТ

 

= 184 кВт

 

при    температуре    низкопотенциального

 

0

 

источника

 

t  = 25 0C . Коэффициент преобразования тепла тепловым насосом     при

 

0

 

расчетном режиме

 

m = 4,3 . Тепловой насос оборудован поршневым компрессором,

 

потребляемая мощность которого 43,4 кВт.

Ввод тепловых сетей запроектирован в индивидуальный тепловой пункт, в котором предусмотрен узел управления с установкой приборов учета тепловой энергии, запорно-регулирующей арматуры и контрольно-измерительных приборов. Горячее водоснабжение жилого здания осуществляется по закрытой схеме.

Из графика годовых тепловых нагрузок для жилого 4-х этажного односекционного дома в условиях г. Алматы можно определить, какую долю в теплоснабжении берет на себя тепловой насос. Годовой график  (график 1) построен с учетом расчетных тепловых нагрузок на отопление и горячего водоснабжения жилого здания.

Тепловая   нагрузка   на   отопление   в   типовом   четырехэтажном   доме при

 

расчетной температуре наружного воздуха в холодной период

 

t р  = -250 С , согласно

 

н

 

теплотехническому  расчету  потерь  тепла  через  наружные  ограждения,   здания,

 

0

 

н

 

составляет Q'

 

= 113.7 кВт .

 

При средней температуре отопительного периода нагрузка на отопление составляет:

 

t ср  = -1,80 С

 

расчетная

 

 

 

(t р  - t ср )

 

(20 0 С - (- 1,80 С ))

 

Q0    = Q0 × (t р  - t кр ) = 113 ,7 × (20 0 С - (- 25 0 С )) = 55 ,08 кВт .

 

(1)

 

ср                '            в             н

                                                         

 

в             н

 

0

 

Годовая тепловая нагрузка системы отопления жилого здания:

 

 

Q

 

год

0

 

= Qср

 

× ZHt  = 55,08×166 × 24 × 3600 = 789,98 ГДж / год .              (2)

 

Тепловая нагрузка горячего водоснабжения группы зданий,  обслуживаемых от бивалентных источников теплоты: пикового котла, теплового насоса – согласно [4] определяется по следующей формуле:

 

 

n

 

m × a × (65  - t

 

c ср

 

Q ср .н

 

=                                            х             р     ,

 

(3)

 

г

c

 

 

где  a  –  норма  расхода  горячей  воды  с температурой

 

tг  = 65

 

С ,  на  1  чел. в

 

0

 

сутки;

 

a = 200 л / сут

 

– для жилого здания [5];

 

m  – количество людей, проживающих в одном из типовых домов    района

 

теплоснабжения,

 

m = 80

 

человек;

 

р

 

cср  = 4.190 кДж /(кг × К ) – расчетная теплоемкость воды;

tх   – температура холодной воды; ºC – в отопительный период 5ºC и в

летний период – 15ºC;

nc   – расчетная      длительность      подачи      теплоты      на      ГВС,      с/сут;

nc  = 24 × 3600 = 86400с.

р

 

Для отопительного периода средненедельный расход теплоты:

 

 

 

 

Q

 

ср .н

r1

 

m × a × (65 - t х

=

nc

 

c ср

 

=  80 × 200  × (65 - 5) × 4190

86400

 

= 46 ,5

 

кВт

 

.                         (4)

 

 

Для летнего периода средненедельный расход теплоты:

 

 

 

ср .н

 

ср .н

 

(t г  - t хл )

 

(65 - 15 )

 

Qr 2

 

= Qr 1

 

× b × (t


  • t х

 

) = 46 ,5 ×

 

(65 - 5)

 

= 31,04 кВт  ,                                          (5)

 

 

г

 

где     b      –    коэффициент,     учитывающий     изменение    расхода    на    ГВС,

b = 8400часов / год .

Для года средненедельный расход теплоты:

 

 

г

 

Q ср .н × Z Q ср .н  =     r 1

 

+ Q ср .н  × (350 - Z

Ht              

 

r 2

350

 

Ht  ) =

 

46 ,5 ×166 + 31,04 × (350 - 166 )

 

350

 

= 33 ,37

 

кВт  .(6)

 

 

Годовой расход теплоты на ГВС:

 

 

 

Q

 

год ГВС

 

= Q ср .н

r 1


  • n0 + Q

 

ср .н

r 2

 

× (n Г  - n0 ) = (46 ,5 × 3984 + 31,04 × (8400 - 3984 ) ×

 

3600

10 9

 

= 1159 ,2 ГДж ,      (7)

 

 

 

где

 

n0        -    продолжительность    отопительного    периода,

 

n0  = 166 × 24 = 3984

 

часов / год ;

nГ

 

-   годовая   продолжительность   работы   системы  теплоснабжения,

 

nГ  = 8400 часов / год .

На рисунке 1 показан годовой график тепловых нагрузок для типового жилого

здания, обслуживаемого от бивалентных источников теплоты: пикового котла, теплового насоса. Совместная работа теплового насоса и пикового водогрейного котла начинается при температуре наружного воздуха наиболее холодного   месяца

 

в     отопительном     сезоне

 

t хм  = -7,80 С

 

и     продолжается     до     температуры,

 

н

 

соответствующей бивалентной точке.

 

Рисунок 1 – Суммарные годовые тепловые нагрузки жилого здания

Для определения бивалентной точки, т.е. температуры наружного воздуха, ниже которой невозможна работа теплового насоса для отопительного контура жилого здания, необходимо рассмотрение следующих графиков: зависимости температуры наружного воздуха от продолжительности года tн =f(Zt) и изменения теплопроизводительности ТН от температуры наружного воздуха  Qт  =f(tн) (рисунки 2, 3).

 

 

 

Рисунок 2 – Зависимость температуры наружного воздуха от продолжительности года для условий г.Алматы

 

 

Температура наружного воздуха при качественном регулировании отпуска тепла потребителю определяется из выражения [6]:

Q

 

i

     0                         р

 

tнi   = tвр +    '

Q0

 

(tвр  + tн  ) ,                                                                                 (8)

 

 

 

Q

 

0

 

где     i

 

– тепловая нагрузка системы отопления жилого здания при текущей

 

температуре наружного воздуха;

'                                                                                                                                                                                  0

Q0   – при температуре холодного периода tнi  = -25  C .

 

 

Рисунок 3 – Зависимость тепловой мощности теплового насоса НТ-80 от температуры наружного воздуха в отопительный период

 

 

Для  исследования  зависимости

 

tн  =  f (Zt )

 

по  формуле  (8)  рассчитывались

 

значения    температур    наружного    воздуха,    соответствующие    температурному

 

режиму   в    теплосети

 

= 750 C

 

  • в подающей   линии    и

 

= 400 C

 

  • после

 

1

 

2

 

t1

t2

i

Q0

tнi , ºС

Zt  , час

Zt  , сут

60

40

46,5

+8

4000

167

65

40

53,4

-1,1

2618

109

70

40

64,1

-3,4

2287

95

73

40

68,9

-5

1810

75

75

40

74,8

-9,6

1102

46

95

40

113,7

-25

122

5

 

 

отопительных приборов. Результаты расчета представлены в таблице 1. Таблица 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – нагрузка, покрываемая тепловым насосом; 2 – нагрузка, обеспечиваемая пиковым котлом; 3 – резервная мощность теплового насоса.

Рисунок 4 – Распределение тепловой нагрузки при использовании

бивалентной схемы

 

На рисунке 4 представлен процесс оптимально организованного теплоснабжения тепловым насосом совместно с пиковым источником тепла бивалентного режима. Резервный нагреватель пикового котла участвует только в покрытии пиковой нагрузки. Такой режим используется для вновь проектируемых систем и гарантирует наилучшее соотношение между суммой капиталовложений и

 

эксплуатационными  расходами.  Бивалентная точка

 

tб ,  или  точка  равновесия  на

 

графике  Q =

 

f (tн ), определяется пересечением линии мощности теплового насоса и

 

зависимости суммарной тепловой нагрузки от температуры наружного воздуха.

Для условий г. Алматы в покрытии пиковой части тепловой нагрузки  жилого

0

 

дома    при     температуре    наружного    воздуха

 

tн  = -13,5 С

 

участвует    только

 

водогрейный котел. В отопительном сезоне для г. Алматы с продолжительностью 166 суток, промежуток времени, в течение которого в бивалентной схеме работает только водогрейный котел, составляет 31,5 сутки. Но при работе современных тепловых насосов, использующих двухступенчатый холодильный  цикл (технология LuoHighPower), можно осуществлять обогрев помещений и при температурах до – 25ºС [7].

В этом случае тепловые насосы могут работать в моновалентном режиме весь отопительный сезон, а водогрейные котлы могут выполнять лишь роль аварийного источника тепла. Итальянская компания Thermocold Costruzioni S.r.l занимается выпуском уникальных теплонасосов с двухступенчатым сжатием, способных нагревать горячую воду до +90 °С. Тепловые насосы Thermocold гарантирует круглогодичную работу практически на всей территории Казахстана. Тепловые насосы служат для обогрева помещений с помощью водяных теплых  полов, средне- и высокотемпературных радиаторов, а также фанкойлов.

Компактные серии тепловых насосов Thermocold «Воздух-Вода» и «Вода- Вода» небольшой мощности (от 7 до 52 кВт) Air Wall, Sirio и Mara и стандартные модели мощностью до 1 МВт способны эффективно работать до -20 °С с температурой воды на выходе до +65 °С.

Тепловые насосы, использующие двухступенчатый холодильный цикл (технология Duo High Power), мощностью от 6 до 400 кВт, способны эффективно работать до - 40 °С с температурой воды на выходе до +80 °С.

С учетом вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

  • Рассмотрены особенности применения тепловых насосов типа «вода- вода» в районной отопительной котельной в условиях климата г.Алматы.
  • Приведены результаты расчетов технического исследования перспектив совместной эксплуатации бивалентной схемы теплоснабжения: тепловой насос – пиковый котел, для теплоснабжения малоэтажных зданий в сопоставлении с альтернативными решениями.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

  • Абильдинова С.К. Теплонасосные технологии в режиме работы централизованных систем теплоснабжения // Вестник АУЭС. – Алматы, –

№ 4. – С. 11-14.

  • Мацко И.И. Разработка методики расчета энергетической эффективности комбинированных теплонасосных станций в системах теплоснабжения //

«Тепловые насосы». – 2011. – №3. – С. 52-57.

 

  • Фролов В.П., Щербаков С.Н., Фролов М.В., Шелгинский А.Я. Эффективность использования тепловых насосов в централизованных системах теплоснабжения // «Новости теплоснабжения». – 2004. – № 07 (47).
  • СНИП РК 4.02. – 04-2003 «Тепловые сети».
  • СН РК 4.01.-02-2011 «Внутрений водопровод и канализация зданий и сооружений».
  • Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. – Москва: МЭИ,
  • Источник: http://www.jac.ru,www.thermocold-russia.ru

Разделы знаний

Архитектура

Научные статьи по Архитектуре

Биология

Научные статьи по биологии 

Военное дело

Научные статьи по военному делу

Востоковедение

Научные статьи по востоковедению

География

Научные статьи по географии

Журналистика

Научные статьи по журналистике

Инженерное дело

Научные статьи по инженерному делу

Информатика

Научные статьи по информатике

История

Научные статьи по истории, историографии, источниковедению, международным отношениям и пр.

Культурология

Научные статьи по культурологии

Литература

Литература. Литературоведение. Анализ произведений русской, казахской и зарубежной литературы. В данном разделе вы можете найти анализ рассказов Мухтара Ауэзова, описание творческой деятельности Уильяма Шекспира, анализ взглядов исследователей детского фольклора.  

Математика

Научные статьи о математике

Медицина

Научные статьи о медицине Казахстана

Международные отношения

Научные статьи посвященные международным отношениям

Педагогика

Научные статьи по педагогике, воспитанию, образованию

Политика

Научные статьи посвященные политике

Политология

Научные статьи по дисциплине Политология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Психология

В разделе "Психология" вы найдете публикации, статьи и доклады по научной и практической психологии, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. В своих работах авторы делают обзоры теорий различных психологических направлений и школ, описывают результаты исследований, приводят примеры методик и техник диагностики, а также дают свои рекомендации в различных вопросах психологии человека. Этот раздел подойдет для тех, кто интересуется последними исследованиями в области научной психологии. Здесь вы найдете материалы по психологии личности, психологии разивития, социальной и возрастной психологии и другим отраслям психологии.  

Религиоведение

Научные статьи по дисциплине Религиоведение опубликованные в Казахстанских научных журналах

Сельское хозяйство

Научные статьи по дисциплине Сельское хозяйство опубликованные в Казахстанских научных журналах

Социология

Научные статьи по дисциплине Социология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Технические науки

Научные статьи по техническим наукам опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физика

Научные статьи по дисциплине Физика опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физическая культура

Научные статьи по дисциплине Физическая культура опубликованные в Казахстанских научных журналах

Филология

Научные статьи по дисциплине Филология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Философия

Научные статьи по дисциплине Философия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Химия

Научные статьи по дисциплине Химия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Экология

Данный раздел посвящен экологии человека. Здесь вы найдете статьи и доклады об экологических проблемах в Казахстане, охране природы и защите окружающей среды, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. Авторы рассматривают такие вопросы экологии, как последствия испытаний на Чернобыльском и Семипалатинском полигонах, "зеленая экономика", экологическая безопасность продуктов питания, питьевая вода и природные ресурсы Казахстана. Раздел будет полезен тем, кто интересуется современным состоянием экологии Казахстана, а также последними разработками ученых в данном направлении науки.  

Экономика

Научные статьи по экономике, менеджменту, маркетингу, бухгалтерскому учету, аудиту, оценке недвижимости и пр.

Этнология

Научные статьи по Этнологии опубликованные в Казахстане

Юриспруденция

Раздел посвящен государству и праву, юридической науке, современным проблемам международного права, обзору действующих законов Республики Казахстан Здесь опубликованы статьи из научных журналов и сборников по следующим темам: международное право, государственное право, уголовное право, гражданское право, а также основные тенденции развития национальной правовой системы.