Використання теплоти навколишнього середовища за допомогою теплових насосів

Джерелом теплоти для теплових насосів є:

• вода;

• земля;

• повітря.

Тепловий насос призначений для підвищення потенціалу теплоти, тобто він забирає теплоту з низькою температурою і віддає в систему теплопостачання з більш високою температурою.

Рис.15.7. Схема роботи теплового насосу

Коефіцієнт перетворення:

, (15.2)

де Q_кор – корисна кількість теплоти, Q_ел – кількість електроенергії необхідна на привід компресора,

Коефіцієнт перетворення залежить від різниці температури, між температурою навколишнього середовища і температурою в системі опалення. Тому потрібно вибирати джерело теплоти з максимально високою температурою, а систему опалення з максимально низькою температурою.

Джерело теплоти: грунт:

• свердловина;

• грунтовий колектор.

Грунтовий колектор прокладається на глибині від 1м і нижче, в колекторі рухається етиленгліколь.

Джерело теплоти: вода:

Для забору води з водойому, або підземної свердловини, потрібно влаштовувати додатковий теплообмінник на вході в тепловий насос з міді або нержавіючої сталі.

Грунтову воду використовують для нагрівання води для системи опалення і ГВП, після чого їх повертають в свердловину. Грунтові води мають значний вміст активних речовин, які збільшують корозію та відкладаються на стінках трубопроводів.

Джерело теплоти: повітря:

Не потребує додаткових вкладень. Повітряний тепловий насос виристовують в бівалентних установках, як першу ступінь нагріву води для системи теплопостачання, що дозволяє зменшити затрати на тепловий насос та збільшити надійність його роботи. Повітряний тепловий насос ефективно працює до температури біля -3^оС.

Спалювання біомаси

Спалювання деревини прирівнюється до відновлюваних джерел теплоти, тому що баланс СО₂ не порушується.

До палива відносять:

• пиломатеріали;

• деревина після охорони ландшафту;

• тирса;

• пелети.

При використанні палива із деревини слід перераховувати 1 м³ складської деревини на 1 см³ суцільної деревини.

Деревину поділяють на м’яку та тверду. Теплота згоряння деревини залежить від типу деревини і породи, вологість впливає на теплоту згоряння: при φ=50% теплота згоряння 2,2 кВт·год/кг, а при φ=15% теплота згоряння 4,2 кВт·год/кг. Теплота згоряння рідкого палива 11,9 кВт·год/кг, природного газу 9 кВт·год/м³, пелет 5 кВт·год/кг. Щоб досягти вологості деревини φ=15-20% потрібна сушка деревини в сушарці, або без сушарки протягом двох років.

Регулювання спалювання деревини в котлах виконують за допомогою баків-акумуляторів та регулювання процесу. Рекомендується приймати об’єм баку від 10 до 50 л на 1 кВт встановленої потужності котла. Для підвищення ефективності спалювання виконують піролізні котли, тобто з сухої деревини отримують газ СО, після чого спалюють газ у відповідній топці. Для спалювання палива також необхідно влаштовувати сховище, об’єм якого визначають як:

, (15.3)

До сховища деревини висувають протипожежні умови, та санітарні умови.

Для спалювання деревини виконують сталеві котли, до яких висувають вимоги до відведення димових газів, чисті поверхні нагріву та температуру води в зворотному трубопроводі системи теплопостачання.

Рис.15.7. Схема піролізного котла

При спалюванні деревини з φ>20%, інтервал між чистками значно зменшується, а також зменшується тривалість спалювання на одне завантаження котла.

Рис.15.8. Схема завантаження котла

При розпалюванні котла використовують папір, щепу та м’яку деревину. Після розпалювання додають тверду деревину, розміри якої обумовлені в паспорті котла(довжина та периметр поліна). Після додавання твердої деревини котел закривають та вмикають регулятор спалювання, тривалість спалювання обумовлена в паспорті котла.

Коефіцієнт корисної дії: котла 80%, піролізного котла 85%, а пелетного котла 90%.

Котли для спалювання пелет дозволяють здійснювати регулювання подачі палива, автоматичну чистку поверхні нагріву, та здійснюється шлаковидалення за рахунок якісного згорання. Пелетні котли передбачають автоматичне та ручне завантаження пелет. Для забезпечення температури мережної води в зворотному трубопроводу на вході в котел на рівні 65^о, виконують підмішуванням води з подавального трубопроводу, за допомогою циркуляційного насосу, або гідравлічного розподільника.

• Переваги використання котлів для спалювання деревини:

1. використання відновлюваних джерел теплоти;

2. незалежність від поставки газу та рідкого палива;

3. можливість утилізації віходів деревини.

• Недоліки використання котлів для спалювання деревини:

1. в якості палива використовується суха деревина;

2. необхідно влаштовувати акумулюючи ємності, які займають значне місце( при неможливості встановлення акумулюючи ємностей, витрата палива зростає на 30%);

3. необхідно влаштовувати сховища для палива;

4. необхідно підтримувати температуру 65^оС в зворотному трубопроводі;

5. ручне завантаження, запалювання та чистка.

Особливо важливо звернути увагу на відведення продуктів згоряння, для яких потрібно встановлення димоходів із нержавіючої сталі, та передбачати чистку димоходів.