project_JUNKERS

3.3.3Колодцы грунтовых вод

Источник тепла

Если ТН эксплуатируется как водо-водяной ТН, то требуемое тепло отбирается из грунтовых вод, которые в течение всего года сохраняют температуру ок. 12 ºC и благодаря этой относительно высокой температуре являются очень хорошим источником тепла. Грунтовые воды отбираются из подающего, т.е. всасывающего колодца и снова возвращаются в землю через поглощающий, т.е. насыщающий колодец. Подающий, т.е. всасывающий колодец должен быть в состоянии обеспечивать необходимое количество воды (на каждый кВт мощности ТН требуется ок. 200 л грунтовых вод в час). Этот параметр следует определять предварительно путём пробного бурения.

Для использования грунтовых вод необходимо соответствующее разрешение (местной администрации).

Чтобы избежать взаимовлияния между колодцами, поглощающий, т.е. насыщающий колодец должен находиться на удалении не менее 5 метров от подающего, т.е. всасывающего колодца в направлении течения грунтовых вод. Колодцы должны быть герметично закрыты, чтобы предотвратить образование водорослей и шлама. Поглощающий, т.е. насыщающий колодец следует обустраивать так, чтобы, подводимая вода попадала ниже уровня грунтовых вод.

Планирование и исполнение колодцев необходимо поручать опытным специалистам по бурению и обустройству артезианских колодцев.

Участок контура теплоносителя от ТН до промежуточного теплообменника должен быть защищён от морозов до –15 ºC.

Для одно- и двухсемейных домов мы рекомендуем вариант закачки грунтовых вод с глубины не более 15 м, так как иначе существенно возрастают затраты на качающую установку.

Качество грунтовых вод

При водо-водяной эксплуатации необходимо обращать внимание на то, чтобы обеспечивалось соблюдение указанных ниже минимально допустимых показателей качества воды

Мы рекомендуем проведение анализа качества воды перед инсталляцией ТНУ, а также через регулярные промежутки времени в процессе её эксплуатации.

Табл. 25

Принцип функционирования (Рис. 75)

Из-за вероятного загрязнения грунтовых вод агрессивными веществами необходимо предусмотреть промежуточный теплообменник для

водо-водяного ТН.

Грунтовые воды закачиваются погружным насосом из подающего, т.е. всасывающего колодца в промежуточный теплообменник, в котором они отдают своё тепло рассолу. Затем вода снова возвращается через поглощающий, т.е. насыщающий колодец в водоносный слой грунта

Рассол качается рассольным насосом P3 теплового насоса в промежуточный теплообменник, в котором отбирает тепло грунтовых вод. Оттуда рассол снова возвращается в ТН, образуя закрытый контур.

Пример:

Определить объёмный поток грунтовых вод, который необходимо получить из колодца для теплотехнических нужд дома с жилой площадью 150 м2 и

судельной отопительной нагрузкой 50 Вт/м2.

ВТаблице 26 находим требуемое значение объёмного потока подаваемых грунтовых вод, составляющее 1125 л/час.

Рис. 75

SV Предохранительный клапан P8 Насос грунтовых вод

PWÜ Пластинчатый теплообменник (промежуточный теплообменник)

В качестве эмпирических величин для определения основных параметров можно принять за основу указанные ниже значения (промежуточные значения интерполируются линейно):

3.4Расчёт основных параметров теплового насоса

В противоположность традиционным отопительным установкам, например, газовым или жидкотопливным котлам, исполнение расчётов для ТН приобретает особое значение. ЗавышениетипоразмераТНприводитнепосредственно к существенному повышению инвестиционных затрат и часто вызывает неудовлетворительное поведение в эксплуатации (тактовость включения/выключения).

Как правило, ТН рассчитываются для эксплуатации в таких режимах:

• моновалентный режим.

Суммарная отопительная нагрузка здания и тепловая нагрузка для приготовления горячей расходной воды покрываются тепловым насосом;

• моноэнергетический режим.

Отопительная нагрузка здания и тепловая нагрузка для приготовления горячей расходной воды покрываются преимущественно тепловым насосом. В необходимых случаях при пиковых нагрузках, однако, к работе подключается дополнительный электрический нагреватель (ТЭН);

• бивалентный режим

Отопительная нагрузка здания и тепловая нагрузка для приготовления горячей расходной воды покрываются преимущественно тепловым насосом. В необходимых случаях при пиковых нагрузках, однако, к работе подключается дополнительный теплогенератор (дизельный, газовый).

3.4.1Моновалентный режим эксплуатации

МоновалентноэксплуатируемыеТНдолжныбыть рассчитаны так, чтобы они могли в самый холодный зимний день покрыть совокупную отопительную нагрузку здания и тепловую нагрузку для приготовления горячей расходной воды. Если используется дешёвая электроэнергия для питания ТН, то необходимо принимать во внимание периоды плановых отключений местными предприятиями энергоснаб-

жения (EVU).

Пример:

Какую мощность ТН (вид эксплуатации – рассол / вода 0/35) следует выбрать для дома с жилой площадью 150 м2, удельной отопительная нагрузкой 50 Вт/м2, нормативной температурой наружного воздуха –12 ºC, для 4-х человек, с потребностью 50 л горячей расходной воды в день и при ежедневных периодах отключения электропитания в течение 4 часов?

Отопительная нагрузка вычисляется по форму-

ле:

QH = 150 м2 • 50 Вт/м2 = 7500 Вт

Согласно данным Таблицы 18 на стр. 46 дополнительная тепловая мощность, расходуемая на приготовление горячей расходной воды при потребности 50 л на человека в день составляет 85 Вт. Тогда в домашнем хозяйстве из 4-х человек дополнительная тепловая мощность, расходуемая на нагрев, составит:

QWW = 4 • 85 Вт = 340 Вт

Суммарная отопительная нагрузка для отопления и ГВС составит тогда:

QHL = QH + QWW

= 7500 Вт + 340 Вт = 7840 Вт

Для дополнительной тепловой мощности, необходимой для покрытия тепловым насосом периодов отключения подачи электроэнергии, необходимо увеличить примерно на 10 % величину отопительной нагрузки, определяемой по методике Раздела 3.2.4 для ТН при 4 часах отключения питания:

QWP = 1,1 • QHL

= 1,1 • 7840 Вт = 8624 Вт

То есть, требуется ТН мощностью ок. 8,6 кВт. Следовательно, можно применить тепловой насос JUNKERS TM 90-1 или TE 90-1, каждый из которых имеет мощность 9,1 кВт.

3.4.2Моноэнергетический режим эксплуатации

Моноэнергетический режим работы всегда предполагает, что пиковые нагрузки будут покрываться не только самим ТН, но и с помощью дополнительного термоэлектрического нагревателя (ТЭН).

Тепловые насосы JUNKERS TM ...-1 и TE ...-1 уже оснащены встроенным ТЭНом, который может поддерживать и отопление, и приготовление горячей расходной воды – в зависимости от конкретной потребности. С этой целью пошагово настраивается та или иная необходимая мощность ТЭНа. Важно, чтобы расчёты были выполнены так, чтобы доля непосредственно прилагаемой электроэнергии была как можно меньшей.

WP ges.

Работа отопления W / Работа отопленияления W

Однако, слишком малый типоразмер ТН приводит часто к нежелательному увеличению доли участия дополнительного электронагревателя.

На Рис. 78 показано, какую часть отопительной работы в течение «нормального» года может взять на себя ТН – в зависимости от его типоразмера, от соотношения «греющей» мощности теплового насоса QWP к нормативной отопительной нагрузке здания и от режима эксплуатации. Так как колебания погоды имеют особенно сильное влияние на годовую потребность в энергии для одно- и двухсемейных домов, диаграмма представляет лишь усреднённую картину. В отдельные года здесь могут обнаруживаться сильные отклонения.

Пример:

Какую мощность ТН (вид работы - рассол / вода 0/35) следует выбрать для дома с жилой площадью 150 м2, удельной отопительная нагрузкой 50 Вт/м2, нормативной температурой наружного воздуха –12 ºC, для 4-х человек, с потребностью 50 л горячей расходной воды в день, при ежедневных периодах отключения питания в течение 4 часов и при расчёте ТН на 70% отопительной нагрузки

(QWP / QHL = 0,7)?

Отопительная нагрузка вычисляется по формуле: QH = 150 м2 • 50 Вт/м2

= 7500 Вт

Согласно Таблице 18 на стр. 46, дополнительная тепловая мощность, расходуемая на приготовление горячей расходной воды при потребности 50 литров на одного человека в день, составляет 0,085 кВт. В домашнем хозяйстве из 4-х человек дополнительная тепловая мощность составит тогда:

QWW = 4 • 85 Вт = 340 Вт

Сумма отопительных нагрузок для отопления и ГВС будет равна:

QHL = QH +QWW

= 7500 Вт + 340 Вт = 7840 Вт

Для дополнительной тепловой мощности, необходимой для покрытия тепловым насосом периодов отключения подачи электроэнергии, следует увеличить примерно на 10 % величину отопительной нагрузки, определяемой по методике Раздела 3.2.4 для ТН при 4 часах отключения питания:

QWP = 1,1 • QHL

= 1,1 • 7840 Вт = 8624 Вт

При:

следует, что:

QWP = 0,7 • 8624 Вт = 6037 Вт

То есть, требуется ТН мощностью ок. 6 кВт. Значит, можно применить тепловой насос TM 60-1 или TE 60-1 JUNKERS, каждый из которых имеет мощность 5,9 кВт.

Доля дополнительного электрического нагревателя в общей отопительной работе составляет около 2 – 5 %. При годовой отопительной работе 16000 кВт-час это соответствует годовым затратам энергии в 320 – 800 кВт-час .

3.4.3Бивалентный режим эксплуатации

Бивалентный режим эксплуатации всегда предполагает наличие второго теплогенератора, например, дизельного или газового котла. Поэтому становится возможной – прежде всего, в существующих установках – дополнительная привязка теплового насоса. Пиковая нагрузка, однако, покрывается уже имеющимся теплогенератором. Возможно также сочетание ТН с обычной печью.

Бивалентные установки требуют, как правило, широкоохватного планирования, при котором необходимо индивидуально определять и согласовывать между собой гидравлические и схемотехнические требования.

Особое внимание должно здесь уделяться наиболее экономичной работе.

3.4.4Выбор теплового насоса

Выбор подходящего ТН ориентируется на необходимую мощность и на конкретные условия того или иногослучаяприменения.ТепловыенасосыJUNKERS поставляются в двух различных вариантах.

3.4.5Аппараты TM ...-1

Тепловые насосы модельного ряда TM ...-1 являются теплоцентралью для отопления и приготовления горячей расходной воды с «греющей» мощностью 5,9 кВт, 7,3 кВт, 9,1 кВт или 10,9 кВт. Они оснащаются встроенным бойлером на 163 литра и электропатроном (ТЭНом) в качестве дополнительного нагревателя. Благодаря компактности конструкции, они могут также инсталлироваться в условиях ограниченных возможностей по технологической площади.

Технические данные разнообразных ТН приведены на стр. 28.

Аппараты модельного ряда TM ...-1 зарекомендовали себя особенно пригодными для односемейных домов с числом жильцов до 4-х человек.

3.4.6Аппараты TE ...-1

Тепловые насосы модельного ряда TE ...-1 являютсяаппаратамис«греющей»мощностью5,9кВт,7,3 кВт, 9,1 кВт, 10,9 кВт, 14,4 кВт или 16,8 кВт для отопления и приготовлением горячей расходной воды в отдельно расположенной ёмкостном водонагревателе, т.е. в бойлере с опосредованным нагревом расходной воды. Они оснащаются электропатроном для дополнительного нагрева и моторизованным трёхходовым клапаном.

Технические данные разнообразных ТН приведены на стр. 32.

Аппараты модельного ряда TE ...-1 зарекомендовали себя особенно пригодными для одно- и двухсемейных домов с числом жильцов более 4-х человек.

3.4.7Расчёт параметров мембранного компенсационного бака для рассольного контура

Номинальный объём Vn :

Уменьшение объёма при нагревании Ve:

Ve = VCистемы • β

β = коэффициент расширения = 0,01 для 25 % смеси этилового спирта с водой

Резерв рассола на случай естественных потерь из-за неплотности арматуры, испарения, диффузии, а также при развоздушивании Vv:

Vv = 0,05 VCистемы

Vv = минимум 3 литра

Конечное давление системы Pe = 2,5 бар Предварительное давление системы P0 = 1 бар

Пример:

Мембранный компенсационный бак для систе-

мы с вместимостью по рассолу 250 литров (VСистемы

= 250 л):

Следует выбрать компенсационный бак на 18 литров.

3.4.8Расчёт параметров резервуарауловителя в рассольном контуре

Размеры резервуара-уловителя рассчитываются на случай отказа мембранного компенсационного бака.

Для представленного выше примера (Vn = 12,83 л) можно выбрать резервуар-уловитель примерно на 15 литров.