10493

111

Рис. 5.73. Отбор теплоты от грунта с горизонтальным замкнутым контуром

Трубопровод, в котором циркулирует антифриз, зарывают в землю на 30-50 см. ниже уровня промерзания почвы. Минимальное рекомендуемое расстояние между трубами коллектора - 1,5 метра, минимум - 1,2. Здесь не требуется бурение, но требуются более обширные земельные работы на большой площади, и трубопровод более подвержен риску повреждения. Эффективность такая же, как при отборе тепла из скважины. Специальной подготовки почвы не требуется. Но желательно использовать участок с влажным грунтом, если же он сухой, контур надо сделать длиннее. Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 м трубопровода в год: в глине - 50-60 кВт*ч, в песке - 30-40 кВт*ч, для умеренных широт, на севере цифры меньше. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходим земляной контур длиной 350-450 м, для укладки которого потребуется участок земли площадью около 400 м² (20х20 м). При правильном расчёте контур не влияет на зелёные насаждения.

112

Схема работы геотермального теплового насоса замкнутого типа с вертикальным контуром представлена на рис. 5.74.

Контур размещается вертикально в пробуренную вертикальную скважину, или несколько таких скважин. Глубина скважин и погонные метры контура, зависит от объёма обогреваемой площади и состава грунта. Этот способ применяется в случаях, когда площадь земельного участка не позволяет уложить контур горизонтально или угроза повреждения ландшафта.

Рис. 5.74. Отбор теплоты от грунта с вертикальным замкнутым контуром

Такой способ требует бурения скважины на достаточную глубину (50 -140 метров) или нескольких таких скважин. В скважину опускается U-образный груз с двумя пластиковыми трубками, составляющими контур. Трубки заполняются антифризом. По экологическим соображениям это 30% раствор этилового спирта. При недостаточной длине скважины, или попытке получить от грунта более высокую мощность, то вода и даже антифриз могут замёрзнуть, что и ограничивает максимальную тепловую мощность таких систем. Ориентировочно на 1 погонный метр скважины приходится в год 50 кВт*ч тепловой энергии. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходима скважина глубиной около 200 м. Нецелесообразно бурить на глубину 200 метров, дешевле

113

сделать несколько скважин меньшей глубины через 10-20 метров друг от друга.

Тепловой насос вода-вода.

а) Геотермальный тепловой насос замкнутого типа для отбора теплоты от водоема.

Рис. 5.75. Отбор теплоты от водоема с геотермальным тепловым насосом замкнутого типа

Контур такой системы размещается волнисто или кольцами в водоем (озеро, пруд, река) ниже глубины промерзания (рис 5.75). Это самый экономичный вариант.

При использовании в качестве источника тепла близлежащего водоёма контур укладывается на дно. Глубина не менее 2х метров, зависимо от географической широты местности. Коэффициент преобразования энергии тепловым насосом такой же, как при отборе тепла от грунта. Ориентировочное значение тепловой мощности на 1 м трубопровода - 50 Вт. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходимо уложить в озеро контур длиной 200 м. Чтобы трубопровод не всплывал, на 1пог.м. устанавливается около 5 кг груза.

б) Геотермальный тепловой насос открытого типа для отбора теплоты грунтовых вод.

114

Рис. 5.76. Отбор теплоты подземных вод с геотермальным тепловым насосом открытого типа:

1) тепловой насос «вода-вода»; 2) буферная емкость; 3) напольный накопительный водонагреватель; 4) динамический (подающий) колодец; 5) дренажный (поглощающий) колодец.

Бурится две скважины на расстоянии 10-20м. друг от друга. Далее, из одной скважины вода поднимается на поверхность, там стоит система теплового насоса, которая производит теплообмен. Отбираем у проходящей воды 3-4 градуса, а потом вода сливается во вторую скважину (рис. 5.76). Глубина скважин определяется глубиной залегания водоносных слоев, а так же, дебетом таких скважин.

Для получения мощности аналогично той, что мы рассматривали в предыдущих примерах, необходимо обеспечивать перекачку воды в объеме 1,2-2 куб. м/час. Скважины располагаются таким образом, чтобы вода не попадала в повторную обработку, для этого, сливная скважина бурится ниже по течению заборной.

в) Геотермальный тепловой насос открытого типа для отбора тепловой энергии подземных вод.

115

Рис. 5.77. Отбор теплоты грунтовых вод с геотермальным тепловым насосом открытого типа.

Одна и та же скважина, может быть как эксп луатационной, так и нагнетательной. В нижнюю часть скважины помещается насос, посредством которого вода из скважин ы подается к испарителю теплового насоса. Обратная вода возвращается в верхнюю часть водяного столба в ту же скважину (рис. 5.77). Обычно скважины такого типа используются и для снабжения здания питьевой водой.

Однако такая систем а может работать эффективно толь ко в почвах, которые обеспечивают постоянну ю подпитку скважины водой, что предотвращает ее замерзание.

Тепловой насос воздух-вода .

116

Рис. 5.78. Отбор теплоты из атмосферного воздуха: 1) тепловой насос «воздух-вода» – уличная установка; 2) буферная емкость; 3) напольный накопительный водонагреватель.

Тепловой насос воздух-вода – оборудование, предназначенное для извлечения тепла из атмосферного воздуха, дальнейшего использования в системах горячего водоснабжения и отопления зданий (рис. 5.78).

Такие тепловые насосы легки в установке, не требуют бурения скважин и прокладки труб. Конструкция данного вида оборудования может быть выполнена в виде сплит-системы либо моноблока. Сплит-система состоит из двух блоков – наружного и внутреннего, которые соединяются коммуникациями. Наружный блок укомплектован вентилятором и испарителем, он устанавливается в небольшом удалении от дома. Внутренний блок содержит конденсатор и автоматику, его монтируют внутри дома.

Несмотря на надежность и распространенность тепловых насосов по всему миру, как и в случае с солнечными коллекторами и другими возобновляемыми источниками энергии тепловые насосы рекомендуется дублировать другими

117

источниками энергии, например, котлом, работающим на органическом топливе (рис. 5.79), который включается в работу с помощью систем автоматики при нехватке тепловой энергии, вырабатываемой тепловым насосом (рис. 5.80).

Рис. 5.79. Установка дополнительного источника теплоты при работе теплового насоса.

Рис. 5.80. Монтаж трубопроводов тепловых насосов.

Для повышения надежности различные типы тепловых насосов также могут быть скомбинированы в одном проекте, например насосы грунт-вода и вода-вода

118

(рис. 5.81)

Рис. 5.81. Комбинированная система из нескольких типов тепловых насосов.

Наряду с солнечными коллекторами тепловые насосы все чаще появляются на страницах русифицированных каталогов компаний по производству различного теплотехнического оборудования. Более того – есть уже весьма успешные реализованные проекты по применению тепловых насосов на территории нашей страны. Определенно эта технология имеет огромные перспективы, несмотря на достаточно высокую базовую стоимость оборудования, во многом за счет индивидуальных потребителей, которые хотят создавать энергоэффективные и независимые системы энергоснабжения для своих сооружений.

5.1.Мероприятия по энергоэффективности жилых и общественных зданий

В соответствии с Федеральным законом № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» было принято решение провести

119

энергоаудит здания с целью повышения энергоэффективности и сокращения затрат на энергетические ресурсы. Перечень необходимых работ был выявлен при составлении первого энергетического паспорта

В целях повышения энергоэффективности и энергосбережения зданий, выполняем следующие мероприятия. Изменение типа и толщины утеплителя, смена стеклопакетов, использование энергоэффективных технологий, таких как использование рекуперативных, роторных теплообменников, что снижает потребление тепловой энергии.

5.2. Отопление и теплоснабжение.

Втепловом узле предусмотрено автоматическое качественное регулирование отпуска тепла для центральных водяных систем отопления по температуре наружного воздуха и температуре обратного теплоносителя.

Здание оборудовано системами теплоснабжения для подачи тепла к приточным установкам. Системы центрального отопления и системы теплоснабжения присоединяются к тепловым сетям по зависимой схеме.

Теплоноситель в системах отопления и теплоснабжения зданиягорячая вода с расчетными температурами Т1-95° С; Т2=70° С.

Системы центрального водяного отопления отопления - однотрубные, с верхней разводкой подающей магистрали и нижней разводкой обратной магистрали,

ступиковым движением теплоносителя.

Удаление воздуха в системах отопления осуществляется через автоматические воздухо-отводчики «OVENTROP», размещенные в высших точках систем. Слив воды из систем отопления осуществляется в трап.

Системы теплоснабжения приточных установок П1.П2, ПЗ, выполнены по тупиковым схемам. В системах теплоснабжения приточных установок П1, П2, ПЗ предусмотрено индивидуальное качественное регулирование отпуска тепла. Качественное регулирование обеспечивается установкой в обвязке калориферов приточных установок смесительных узлов и циркуляционных насосов.

120

5.3 Перерасчёт водяных тепловых сетей

энергосбережению, выполняем пересчет тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

5.4. Теплотехнический перерасчёт ограждающих конструкций Наружная стена

Общестненное здание

Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяем по формуле:

где

n – коэффициент, применяемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху; [2]

tв – расчётная температура внутреннего воздуха, 0С, принимаемая согласно нормам проектирования соответствующих зданий;

tн – расчётная зимняя температура наружного воздуха, 0С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92; для г. Пермь tн = - 35 оС;

Dtн – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции;[2]

αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций;[2].

Термическое сопротивление для слоя или однородной ограждающей конструкции определяют по формуле:

где δ - толщина слоя, м;

λ -расчётный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт .

м×0 С