1.8.Применение тепловых насосов в системах централизованного теплоснабжения

В последнее время в нашей стране много внимания уделяется применению ТНУ в системах централизованного теплоснабжения [<Ind.(А-36) 15 > <Ind.(А-37) – > <Ind.(В-34) 17 > <Ind.(Д-17) 18 > ]. Это обусловлено имеющимися на ТЭЦ источниками низкопотенциальной теплоты, которые в настоящее время теряются в системах охлаждения технической воды и составляют 20…25% от отпускаемой теплоты. Эти потери возрастают при снижении тепловой нагрузки в более теплые периоды года [5].

Использование тепловых насосов на ТЭЦ возможно двумя способами:

– замена градирен с утилизацией теряемой в них теплоты технической воды;

– догрев у потребителей горячей воды с использованием в качестве низкопотенциального источника обратной сетевой воды со снижением ее температуры до 20…25 °С. Это позволяет снижать потери в тепловых сетях, доставляющих теплоноситель до потребителя и уменьшать расход теплоносителя.

Другим способом использования тепловых насосов является замена водогрейных котлов. Но в системах отопления требуется варьирование тепловой нагрузки в зависимости от температуры наружного воздуха. Поэтому в наиболее холодные периоды тепловые насосы должны вырабатывать максимальную температуру горячего теплоносителя. Увеличивающийся температурный перепад между холодным и горячим теплоносителем значительно повышает затраты энергии в теплонасосной установке. Поэтому в системах теплоснабжения тепловые насосы обычно сочетают с пиковыми котельными [<Ind.(П-17) 12 > ]. Базовая часть тепловой нагрузки обеспечивается тепловым насосом, при повышении тепловой нагрузки вода догревается в котельной, установленной после теплового насоса (рис. 18).

Рис. 18. Температура сетевой воды при работе теплового насоса с пиковой котельной [<Ind.(П-17) 12 > ]:

1 – обратная линия; 2 – после теплового насоса; 3 – после пиковой котельной

Также использование ТНУ с электроприводом и аккумуляторами теплоты, работающими только в ночное время, позволяет оптимизировать структуру электропотребления [<Ind.(П-47) 19 > ].

Экономически эффективней использовать для ТНУ большой мощности не электропривод, а газовые турбины или двигатели внутреннего сгорания, при этом себестоимость получаемой теплоты в несколько раз ниже, чем для ТЭЦ и котельных [<Ind.(Н-22) 20 > ] и ТНУ может полностью заменить котельную.

Контрольные вопросы

1. Какие преимущества и недостатки имеет применение тепловых насосных установок для индивидуального теплоснабжения зданий и сооружений по сравнению с котельными установками и электроотоплением?

2. На чем основан принцип действия теплового насоса? Какие типы тепловых насосов существуют?

3. Принцип действия и схемы адсорбционного и идеального парокомпрессионного и тепловых насосов?

4. Какие процессы происходят в парокомпрессионном тепловом насосе? Как они изображаются в T, S- и p, h- диаграммах?

5. В чем отличие схем теплонасосных установок, применяемых для теплоснабжения? Как эти отличия отражаются на циклах в T, S- и p, h- диаграммах?

6. Назовите показатели энергетической эффективности работы теплового насоса

7. Как температуры испарения и конденсации хладагента влияют на эффективность работы теплового насоса?

8. В каком случае применение теплового насоса для теплоснабжения выгоднее с тепловой точки зрения, чем применение котельной установки?

9. Как производится подбор хладагента для теплового насоса?

10. Как фреоны разделяются по степени озонобезопасности?

11. Какие источники низкопотенциальной теплоты применяются в теплонасосных установках систем теплоснабжения?

12. От чего зависит эффективность работы теплового насоса, используемого для индивидуального теплоснабжения зданий?

13. Чем обосновано применение тепловых насосов в системах централизованного теплоснабжения?