Кольцевые теплонасосные системы

На средних и крупных объектах при применении нескольких тепловых насосов, одни из которых предназначены для отопления, а другие - для охлаждения, объединение их в кольцевую систему (рис.1.12) многократно увеличивает эффективность [17].

Рис.1.12. Кольцевая теплонасосная система

Основу этих систем составляют реверсивные тепловые насосы типа вода-воздух, выполняющие функции кондиционирования воздуха в помещениях. В теплообменнике фреон-вода постоянно циркулирует вода, а через теплообменник воздух-фреон воздух вентилятором нагнетается в помещение.

В каждом из помещений устанавливается тепловой насос, мощность которого подбирается в соответствии с параметрами и назначением помещения. Все они связаны с общим водяным контуром, в котором циркулирует вода, являющаяся одновременно источником и приемником теплоты для всех тепловых насосов.

Температура в контуре может изменяться в пределах от 18 до 32 °С в зависимости от баланса тепла.

В переходные периоды (весна, осень) баланс может быть близок к нулю. Тогда энергия будет требоваться только на работу насосов и компрессоров.

Зимой требуется больше тепла, поэтому к контуру подключен дополнительный нагреватель.

Летом, наоборот, возрастает избыток тепла. Для удаления теплоты наружу в водяном контуре имеется градирня.

В состав водяного контура входит также низкотемпературный бак-накопитель, который, увеличивая объем воды, способствует большему накоплению теплоты, а также стабилизирует температуру воды в начале контура.

Наличие кольцевого контура позволяет равномерно перераспределять тепло от инсоляции и сглаживать суточные колебания температуры, а также утилизовать тепло сточных вод и удаляемого воздуха и использовать сточные воды и удаляемый воздух летом для сброса тепла.

В качестве альтернативы дополнительному нагревателю и градирне в состав кольцевых теплонасосных систем могут входить реверсивные тепловые насосы, которые используют внешнюю среду (воду водоемов, грунтовые воды, грунт и пр.) в качестве источника и приемника теплоты.

Широкое распространение тепловых насосов характеризуется следующими цифрами:

В ШВЕЦИИ до 70% всего отопления обеспечивают тепловые насосы; 350 000 домов в Швеции обогреваются тепловыми насосами.

в Швейцарии эксплуатируется свыше 60 000 тепловых насосов, что экономит 150000 л жидкого топлива.

В ГЕРМАНИИ в эксплуатации находятся сотни тысяч теплонасосных установок, которые используются в водяных, а также в воздушных системах отопления и кондиционирования воздуха;

В ЯПОНИИ ежегодно производится около 3 млн. тепловых насосов;

В США ежегодно производится около 1 млн. тепловых насосов. В США около 30% административных и жилых зданий оборудованы тепловыми насосами. При строительстве новых общественных зданий используются исключительно геотермальные тепловые насосы. Эта норма была закреплена Федеральным законодательством США. 

В мире, по данным Агентства по тепловым насосам в Берлине, на 1997 год было установлено 90 миллионов тепловых насосов. Общий объём продаж выпускаемых за рубежом ТН составляет 125 млрд. долларов США, что превышает мировой объём продаж вооружений в 3 раза.  Продажа тепловых насосов увеличилась за последние 5 лет на 50-100%.

По прогнозам Мирового Энергетического Комитета к 2020 году доля геотермальных тепловых насосов в отоплении составит 75%.

Лекция 5.