Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
• 1.1 Краткая характеристика объекта проектирования
• 1.2 Расчетные параметры внутреннего воздуха
• 1.3 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
• 1.4 Определение тепловой мощности системы отопления
• 1.4.1 Расчет теплопотерь теплопередачей
• 1.4.2 Расчет потерь на нагревание инфильтрующегося воздуха
• 1.4.3 Расчет бытовых тепловыделений
• 1.6 Выбор и обоснование схемного решения системы отопления
• 1.7 Расчет тепловой нагрузки на горячее водоснабжение
• 2. ИСТОЧНИК ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ-ТЕПЛОВОЙ НАСОС
• 2.1 Экономика возобновляемой энергетики
• 2.2 Общие сведения о тепловом насосе
• 2.3 Принцип действия теплового насоса
• 2.4 Выбор холодильного агента
• 2.5 Выбор источника низкопотенциального тепла
• 2.6 Рассол - теплоноситель земляного контура
• 2.7 Тепловой расчет теплового насоса
• 2.8 Расчет элементов теплового насоса
• 2.8.1 Расчет испарителя
• 2.8.2 Расчет конденсатора
• 2.8.3 Расчет охладителя
• 2.8.4 Расчет промежуточного теплообменного аппарата
• 2.9 Выбор компрессора
• 2.10 Компановка теплового насоса
• 3.ТЕПЛОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА
• 3.1 Компановка теплонасосной утсановки
• 3.2 Грунтовой тепловой коллектор
• 3.3 Расчет рассольного контура
• 3.3.1 Расчет объема рассола
• 3.3.2 Выбор рассольного циркуляционного насоса
• 3.3.3 Выбор расширительного бака рассольного контура
• 3.4 Расчет и выбор оборудования контура отопления
• 3.4.1 Выбор сетевого насоса отопления
• 3.4.2 Выбор циркуляционных насосов монтажа
• 3.4.3 Расширительный сосуд в контуре теплового насоса
• 3.4.4 Предохранительный клапан в контуре теплового насоса
• 3.4.5 Обратный клапан
• 3.4.6 Перепускной клапан
• 3.4.7 Буферный накопитель
• 3.5.1 Выбор сетевого насоса горячего водоснабжения
• 3.5.2 Накопитель горячего водоснабжения для отопительных тепловых насосов
• 4.АВТОМАТИЗАЦИЯ
• 4.1 Описание регулятора теплового насоса
• 4.2 Управление
• 5. ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
• 5.1 Характеристика условий монтажа
• 5.2 Номенклатура и определение объемов монтажных работ
• 5.3 Определение трудоемкости и стоимости трудозатрат
• 5.4 Выбор и описание методов производства монтажных работ
• 5.5 Разработка календарного плана производства работ с составлением графика движения рабочих
• 5.6 Расчет потребности в машинах, механизмах, приспособлениях с составлением графика их работ
• 5.7 Определение потребности в материалах, заготовках и оборудовании с составлением графика их поступления
• 5.8 Мероприятия по технике безопасности
• 5.9 Технико - экономические показатели работы
• 6. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
• 6.1 Характеристика объекта
• 6.2 Организация работ по созданию безопасных условий труда
• при монтаже и эксплуатации систем
• 6.2.1 Меры безопасности при монтаже системы отопления
• 6.2.2 Меры безопасности при наладке, опробовании и пуске отопительного оборудования
• 6.3 Меры противопожарной безопасности
• 6.4 Акустический расчет теплового насоса
• 6.5 Виброизоляция оборудования тепловой насосной установки
• 6.6 Производственная электробезопасность
• 6.7 Расчет освещения
• 6.7.1 Производственное освещение помещения теплонасосной установки
• 7. ЭКОНОМИКА
• Библиографический список


Введение

Потребление энергии в нашей стране, неуклонно возрастает и, прежде всего для тепло обеспечения зданий и сооружений.

Основными среди тепло затрат на коммунально-бытовые нужды в зданиях (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, горячего водоснабжения) являются затраты на отопление и горячее водоснабжение. Это объясняется условием эксплуатации зданий в холодное время года, когда теплопотери через ограждающие конструкции зданий значительно превышает внутренние тепловыделения, поэтому используют отопительные установки для поддержания необходимой температуры.

В настоящее время вопросам использования возобновляемых источников энергии уделяется серьезное внимание. Эти источники энергии рассматриваются как существенное дополнение к традиционным.

В нашей стране потребляется около 20% всего мирового производства первичных энергоресурсов, однако себестоимость органического топлива растет, обостряются экологические проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды топливоиспользующими установками. В связи с указанными проблемами возможности использования экологически чистой повсеместно доступной возобновляемой энергии солнечного излучения, теплонасосных установок привлекают все большее внимание. В соответствии с прогнозами уже в течение ближайших 15-20 лет возобновляемые источники энергии должны занять заметное место в мировом энергетическом балансе, обеспечивая замещение использующихся запасов органического топлива и экологическое оздоровление окружающей среды.

Развитие теплонасосных установок происходит в настоящее время стремительно. Теплонасосные системы теплоснабжения перспективны в качестве экологически чистых и энергоэффективных теплоисточников для децентрализованных потребителей тепловой энергии. Они используют в качестве источника - низкопотенциальную энергию: теплоту грунта, грунтовых вод, обратную воду систем централизованного теплоснабжения. Имеется много возможностей их эффективного применения, в основном для частичной замены котельных на органическом топливе, а также с использованием сбросного тепла, геотермального или солнечного тепла.

Таким образом, целью данного проекта является выбор в качестве источника теплоснабжения (отопление, вентиляция и горячее водоснабжение) 9 этажного здания теплового насоса и выбор различных его элементов.



1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1 Краткая характеристика объекта проектирования

Характеристика объекта строительства:

Объект строительства - 9 этажное здание (1-2 этажи офисные помещения, 3-5 этажи гостиница, 6-9 - жилые помещения);

Район строительства - г. Владимир;

Ориентация главного фасада - Ю;

Основной материал ограждающей конструкции - железобетон;

Климатологические данные района строительства:

Климатологические характеристики района строительства установлены согласно п.5.10 СНИП 41-01-2003, табл.6*, табл.1 СНиП 23-01-99*.[1].

Средняя температура наиболее холодной пятидневки ;

Средняя температура отопительного периода со среднесуточной температурой воздуха : ;

Продолжительность отопительного периода со среднесуточной температурой воздуха :

Расчетная скорость ветра (максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь): .

1.2 Расчетные параметры внутреннего воздуха

Расчетные параметры внутреннего воздуха для отопительного периода определяют для всех отапливаемых помещений проектируемого здания, согласно [2].

Полученные данные указаны в таблице 1.1.



Таблица 1.1

Расчетные параметры внутреннего воздуха

Наименование отапливаемого помещения	Расчетная температура ;
Угловая комната	22
Комната	20
Кухня	20
Лестничная клетка	16
Санузел	18
Ванная комната	25

1.3 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Для обеспечения в отапливаемом помещении условий теплового комфорта и оптимизации мощности системы отопления, ограждающие конструкции должны иметь термическое сопротивление не менее значения, нормируемых [3].

Рассчитывается требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций м²С/Вт, исходя из условий энергосбережения [3].

Значения требуемых приведенных сопротивлений ограждающих конструкций принимаем в зависимости от величины градусо-суток отопительного периода (ГСОП).

Величину градусо-суток, в течение отопительного периода следует вычислять по формуле:

(1.1)

- средняя температура отопительного периода, С; - продолжительность отопительного периода, сут.

В зависимости от градусо-суток подбирается требуемая величина сопротивлений ограждающих конструкций:

наружных стен ;

покрытий и перекрытий над проездами ;

перекрытий чердачных, над холодными подпольями и подвалами ;

окон (принимаем к установке двухкамерный стеклопакет из обычного стекла с межпластиковым расстояние 2мм в деревянных (ПВХ) переплетах .);

входная дверь ;

- стен здания.

Определяется необходимая толщина изоляционного слоя по формуле:

(1.2)

- коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт /м² С;

- коэффициент теплотехнической неоднородности ограждающих конструкций;

- толщина соответственно конструктивных слоев ограждения и теплоизоляционного слоя, м;

- коэффициенты теплопроводности соответственно конструктивных слоев ограждения и теплоизоляционного слоя, определяются по [3], Вт/м²С для соответствующих условий эксплуатации;

- требуемое приведенное сопротивление воздушной прослойки, .

После этого рассчитывается фактическое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции по формуле:



(1.3)

1. Трёхслойная железобетонная стена.

Слой 1 - железобетон, толщиной .

Слой 2 - утеплитель - пенополиуретан, толщиной .

Слой 3 - железобетон, толщиной .

; ; ; .

Коэффициент теплопроводности конструкционных слоев по условиям эксплуатации «Б» (из условий зоны влажности и влажностного режима помещений):

;

.

2. Покрытие здания.

Слой 1 - цементно-песчаный раствор, толщиной .

Слой 2 - утеплитель - пенополиуретан, толщиной .

Слой 3 - железобетонная многопустотная плита, толщиной .

; ; ; .

Коэффициент теплопроводности конструкционных слоев по условиям эксплуатации «Б» (из условий зоны влажности и влажностного режима помещений):

;

;

.

3. Перекрытие над неотапливаемым подвалом без световых проемов в стенах, расположенное выше уровня земли.

Слой 1 - цементно-песчаный раствор, толщиной .

Слой 2 - утеплитель - пенополиуретан, толщиной .

Слой 3 - железобетонная многопустотная плита, толщиной .

; ; ; .

4. Входная дверь.

Термическое сопротивление одинарной двери R^дв=0,43м² С/Вт. К установке принимаем одну деревянную дверь а другую железную с утеплителем (ППУ) с тамбуром между ними.

;

.

1.4 Определение тепловой мощности системы отопления

Расчетную мощность системы отопления (, Вт) определяют из уравнения теплового баланса помещений:

(1.4)

- теплопотери теплопередачей через ограждающие конструкции здания, Вт;

- расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха через неплотности в наружных ограждениях, Вт;

- бытовые тепловыделения, Вт.

Результаты вычисления сводятся в таблицу 1.2.

.

Таблица 1.2

Теплопотери помещений

Номер помещений
101	460	887	147	1200
201-801	378	887	147	1118
901	546	887	147	1286
102	491	989	170	1310
202-802	542	907	170	1279
902	751	907	170	1488
103	519	658	113	1064
203-803	367	603	113	857
903	513	603	113	1003
104	518	655	112	1061
204-804	366	601	112	855
904	514	601	112	1003
105	491	989	170	1310
205-805	542	907	170	1279
905	752	907	170	1489
106	529	887	147	1269
206-806	383	887	147	1123
906	551	887	147	1291
107	749	939	155	1533
207-807	574	939	155	1358
907	757	939	155	1541
108	515	1219	210	1524
208-808	598	1124	210	1512
908	797	1124	210	1711
109	483	620	111	992
209-809	316	572	111	777
909	490	572	111	951
110	539	853	141	1251
210-810	384	853	141	1096
910	566	853	141	1278
111	496	775	128	1143
211-811	360	775	128	1007
911	519	775	128	1166
112	484	622	107	999
212-812	318	574	107	785
912	498	574	107	965
113	515	1219	210	1524
213-813	598	1124	210	1512
913	797	1124	210	1711
114	760	939	155	1544
214-814	584	939	155	1368
914	768	939	155	1552

1.4.1 Расчет теплопотерь теплопередачей

Согласно [4] основные потери теплоты теплопередачей и добавочные потери теплоты следует определять по формуле:

(1.5)

- расчетная площадь ограждающей конструкции, м2; - добавочные потери теплоты в долях от основных потерь.

Добавочные теплопотери принимают на ориентацию ограждений по сторонам горизонта:

- для ограждений обращенных на север (С); восток (В); северо-восток (СВ) и северо-запад (СЗ) - в размере 0,1;

- юго-восток (ЮВ) и запад (З) - 0,05;

- в угловых помещениях дополнительно по 0,05 на каждое ограждение, если одно из ограждений обращено на С, В, СВ, СЗ и по 0,1 в других случаях (т.е. ЮВ и З).

В жилых помещениях, разрабатываемых для типового проектирования, через все ограждения, обращенные на любую из сторон света в размере 0,13.

Добавка к потерям через наружные двери (на врывание наружного воздуха), не оборудованные воздушными завесами при высоте зданий H, м, от средней планировочной отметки земли до верха карниза в размере:

0,27H - для двойных дверей с тамбуром между ними;

При определении теплопотерь расчетный коэффициент теплопередачи окон определяется как разность между их действительным значением и коэффициентом теплопередачи стен, так как площадь окон не вычитается из площади стен при определении потерь теплоты через них.

Результаты вычисления указаны в таблице 1.3.

1.4.2 Расчет потерь на нагревание инфильтрующегося воздуха

В жилых и общественных зданиях с естественной вытяжной вентиляцией (без компенсации подогретым притоком) расход теплоты на инфильтрацию определяется двумя путями [4]:

вычисляется расход теплоты на подогрев инфильтрующегося воздуха, обеспечивающего нормативный воздухообмен, т.е. равного расходу удаляемого вытяжного воздуха;

рассчитывается расход теплоты из условия нагревания инфильтрующегося через наружные ограждения воздуха при отсутствии вентиляции.

За расчетное принимается большее из полученных значений.

Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха при нормативном воздухообмене определяется:

(1.6)

- расход удаленного воздуха, м3/ч, не компенсируемый подогретым потоком.

Для зданий:

(1.7)

- удельный нормативный расход, м³/ч на 1 м² площади пола помещения; - площадь пола жилых комнат квартиры и кухни, м²; - удельная теплоемкость воздуха; - плотность наружнего воздуха, кг/м³.

Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха при отсутствии вентиляции:

(1.7)

- коэффициент учета влияния встречного потока в конструкциях [4] , равный 0,7 - для стыков панелей стен и для окон с тройными переплетами; 0,8 - для окон и балконных дверей с раздельными переплетами; 1,0 - для одинарных окон, окон и балконных дверей со спаренными переплетами и открытых проемов и стеклопакетов; - расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через окна и балконные двери.

Расход воздуха через окна и балконные двери, определяется:

(1.8)

- площади окон и балконных дверей, м²;

При отсутствии данных о сертифицированных значениях фактического сопротивления воздухопроницанию окон и балконных дверей допускается определять расход воздуха через них по формуле [3]:

(1.9)

1.4.3 Расчет бытовых тепловыделений

В жилых зданиях тепловой поток, Вт, поступающий в помещение от электрических приборов, освещения, людей и др. источников, допускается определять по формуле:



(1.10)

- площадь пола отапливаемого помещения, м² (жилых комнат и кухни).

Результаты вычисления указаны в таблице 1.3.

Таблица 1.3

Расчет теплопотерь здания

№ ком.	,	Характеристики ограждения	,		, Вт	, Вт	, Вт	, Вт
		Обознач.	Ориентация		, м	, м2	,
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
101	22	НС1	Ю	0,05	3,23х3,11	10,05	3,66	1,0	50,0	1,05	144	887	147	1200
		ОК	Ю	0,05	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,05	187
		НС2	В	0,15	5,44х3,11	16,92	3,66	1,0	50,0	1,15	201
		ПЛ	-	-	2,88х5,09 0,95х1,80	16,37	4,17	0,6	50,0	1,00	118
		ВК	-	-	2,06х3,11 1,80х3,11	12,00	0,19	1,0	3,0	1,00	190
201-802	22	НС1	Ю	0,05	3,23х2,70	8,72	3,66	1,0	50,0	1,05	125	887	147	1118
		ОК	Ю	0,05	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,05	187
		НС2	В	0,15	5,44х2,70	14,69	3,66	1,0	50,0	1,15	231
		ВК	-	-	2,06х2,70 1,80х2,70	10,42	0,19	1,0	3,0	1,00	165
901	22	НС1	Ю	0,05	3,23х2,90	9,37	3,66	1,0	50,0	1,05	134	887	147	1286
		ОК	Ю	0,05	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,05	187
		НС2	В	0,15	5,44х2,90	15,78	3,66	1,0	50,0	1,15	248
		ПК	-	-	2,88х5,09 0,95х1,80	16,37	5,30	1,0	50,0	1,00	154
		ВК	-	-	2,06х2,90 1,80х2,90	11,19	0,19	1,0	3,0	1,00	177
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
102	20	НС1	Ю	0,00	3,24х3,11	10,08	3,66	1,0	48,0	1,00	132	989	170	1310
		ОК	Ю	0,00	1,58х1,80	2,7	1/1,58	1,0	48,0	1,00	205
		ПЛ	-	-	5,26х3,24 1,62х3,24	22,29	4,17	0,6	48,0	1,00	154
202-802	20	НС1	Ю	0,00	3,24х2,70	8,75	3,66	1,0	44,6	1,00	107	907	170	1279
		ОК	Ю	0,00	1,50х0,90	1,35	1/1,58	1,0	44,6	1,00	95
		БДГЧ	Ю	0,00	-	0,66	1/0,98	1,0	44,6	1,00	29
		БДОЧ	Ю	0,00	-	1,32	1/5,28	1,0	44,6	1,00	311
902	20	НС1	Ю	0,00	3,24х2,90	9,40	3,66	1,0	44,6	1,00	114	907	170	1488
		ОК	Ю	0,00	1,50х0,90	1,35	1/1,58	1,0	44,6	1,00	95
		БДГЧ	Ю	0,00	-	0,66	1/0,98	1,0	44,6	1,00	29
		БДОЧ	Ю	0,00	-	1,32	1/5,28	1,0	44,6	1,00	311
		ПК	-	-	5,26х3,24 1,62х3,24	22,29	5,30	1,0	48,0	1,00	202
103	20	НС1	Ю	0,00	2,77х3,11	8,61	3,66	1,0	48,0	1,00	113	658	113	1064
		ОК	Ю	0,00	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	48,0	1,00	171
		ПЛ	-	-	2,54х4,46 1,30х2,42	14,47	4,17	0,6	48,0	1,00	100
		С1*	-	-	4,81х3,11	15,00	3,66	1,0	4,0	1,00	16
		С1к	-	-	1,82х3,11	5,66	0,19	1,0	4,0	1,00	119
203-803	20	НС1	Ю	0,00	2,77х2,70	7,48	3,66	1,0	44,6	1,00	91	603	113	857
		ОК	Ю	0,00	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	44,6	1,00	159
		С1*	-	-	4,81х2,70	12,99	3,66	1,0	4,0	1,00	14
		С1к	-	-	1,82х2,70	4,91	0,19	1,0	4,0	1,00	103
903	20	НС1	Ю	0,00	2,77х2,90	8,03	3,66	1,0	44,6	1,00	98	603	113	1003
		ОК	Ю	0,00	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	44,6	1,00	158
		ПК	-	-	2,54х4,46 1,30х2,42	14,47	5,30	0,6	48,0	1,00	131
		С1*	-	-	4,81х2,90	13,95	3,66	1,0	4,0	1,00	15
		С1к	-	-	1,82х2,90	5,28	0,19	1,0	4,0	1,00	111
104	20	НС1	Ю	0,00	2,76х3,11	8,61	3,66	1,0	48,0	1,00	113	655	112	1061
		ОК	Ю	0,00	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	48,0	1,00	171
		ПЛ	-	-	2,53х4,46 1,29х2,42	14,45	4,17	0,6	48,0	1,00	99
		С1*	-	-	4,81х3,11	15,00	3,66	1,0	4,0	1,00	16
		С1к	-	-	1,82х3,11	5,66	0,19	1,0	4,0	1,00	119
204-804	20	НС1	Ю	0,00	2,76х2,70	7,48	3,66	1,0	44,6	1,00	91	601	112	855
		ОК	Ю	0,00	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	44,6	1,00	158
		С1*	-	-	4,81х2,70	12,99	3,66	1,0	4,0	1,00	14
		С1к	-	-	1,82х2,70	4,91	0,19	1,0	4,0	1,00	103
904	20	НС1	Ю	0,00	2,76х2,90	8,03	3,66	1,0	44,6	1,00	99	601	112	1003
		ОК	Ю	0,00	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	44,6	1,00	158
		ПК	-	-	2,53х4,46 1,29х2,42	14,45	5,30	0,6	48,0	1,00	131
		С1*	-	-	4,81х2,90	13,95	3,66	1,0	4,0	1,00	15
		С1к	-	-	1,82х2,90	5,28	0,19	1,0	4,0	1,00	111
105	20	НС1	Ю	0,00	3,24х3,11	10,08	3,66	1,0	48,0	1,00	132	989	170	1310
		ОК	Ю	0,00	1,50х1,80	2,7	1/1,58	1,0	48,0	1,00	205
		ПЛ	-	-	5,26х3,24 1,62х3,24	22,29	4,17	0,6	48,0	1,00	154
205-805	20	НС1	Ю	0,00	3,24х2,70	8,75	3,66	1,0	44,6	1,00	107	907	170	1279
		ОК	Ю	0,00	1,50х0,90	1,35	1/1,58	1,0	44,6	1,00	95
		БДГЧ	Ю	0,00	-	0,66	1/0,98	1,0	44,6	1,00	29
		БДОЧ	Ю	0,00	-	1,32	1/5,28	1,0	44,6	1,00	311
905	20	НС1	Ю	0,00	3,24х2,90	9,40	3,66	1,0	44,6	1,00	115	907	170	1489
		ОК	Ю	0,00	1,50х0,90	1,35	1/1,58	1,0	44,6	1,00	95
		БДГЧ	Ю	0,00	-	0,66	1/0,98	1,0	44,6	1,00	29
		БДОЧ	Ю	0,00	-	1,32	1/5,28	1,0	44,6	1,00	311
		ПК	-	-	5,26х3,24 1,62х3,24	22,29	5,30	1,0	48,0	1,00	202
106	22	НС1	Ю	0,10	3,23х3,11	10,05	3,66	1,0	50,0	1,10	151	887	147	1269
		ОК	Ю	0,10	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,10	196
		НС3	З	0,10	5,44х3,11	16,92	3,66	1,0	50,0	1,10	254
		ПЛ	-	-	2,88х5,09 0,95х1,80	16,37	4,17	0,6	50,0	1,00	118
		ВК	-	-	2,06х3,11 1,80х3,11	12,00	0,19	1,0	3,0	1,00	190
206-806	22	НС1	Ю	0,10	3,23х2,70	8,72	3,66	1,0	50,0	1,05	131	887	147	1123
		ОК	Ю	0,10	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,10	196
		НС3	З	0,10	5,44х2,70	14,69	3,66	1,0	50,0	1,10	221
		ВК	-	-	2,06х2,70 1,80х2,70	10,42	0,19	1,0	3,0	1,00	165
906	22	НС1	Ю	0,10	3,23х2,90	9,37	3,66	1,0	50,0	1,10	141	887	147	1291
		ОК	Ю	0,10	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,10	196
		НС3	З	0,10	5,44х2,90	15,78	3,66	1,0	50,0	1,10	237
		ПК	-	-	2,88х5,09 0,95х1,80	16,37	5,30	1,0	50,0	1,00	154
		ВК	-	-	2,06х2,90 1,80х2,90	11,19	0,19	1,0	3,0	1,00	177
107	22	НС4	С	0,15	3,23х3,11	10,05	3,66	1,0	50,0	1,15	158	939	155	1533
		ОК	С	0,15	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,15	204
		НС3	З	0,10	5,74х3,11	17,85	3,66	1,0	50,0	1,10	268
		ПЛ	-	-	2,88х5,39 0,95х1,10	16,57	4,17	0,6	50,0	1,00	119
207-807	22	НС4	С	0,15	3,23х2,70	8,72	3,66	1,0	50,0	1,15	137	939	155	1358
		ОК	С	0,15	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,15	204
		НС3	З	0,10	5,74х2,70	15,50	3,66	1,0	50,0	1,10	233
907	22	НС4	С	0,15	3,23х2,90	9,37	3,66	1,0	50,0	1,15	147	939	155	1541
		ОК	С	0,15	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,15	204
		НС3	З	0,10	5,74х2,90	16,65	3,66	1,0	50,0	1,10	250
		ПК	-	-	2,88х5,39 0,95х1,10	16,57	5,30	1,0	50,0	1,00	156
108	20	НС4	С	0,10	3,24х3,11	10,08	3,66	1,0	48,0	1,10	145	1219	210	1524
		ОК	С	0,10	1,50х1,80	2,7	1/1,58	1,0	48,0	1,00	225
		ПЛ	-	-	3,24х6,48	21,00	4,17	0,6	48,0	1,00	145
208-808	20	НС4	С	0,10	3,24х2,70	8,75	3,66	1,0	44,8	1,10	118	1124	210	1512
		ОК	С	0,10	1,50х0,90	1,35	1/1,58	1,0	44,8	1,10	105
		БДГЧ	С	0,10	-	0,66	1/0,98	1,0	44,8	1,10	32
		БДОЧ	С	0,10	-	1,32	1/5,28	1,0	44,6	1,10	343
908	20	НС4	С	0,10	3,24х2,90	9,40	3,66	1,0	44,8	1,10	127	1124	210	1711
		ОК	С	0,10	1,50х0,90	1,35	1/1,58	1,0	44,8	1,10	105
		БДГЧ	С	0,10	-	0,66	1/0,98	1,0	44,8	1,10	32
		БДОЧ	С	0,10	-	1,32	1/5,28	1,0	44,8	1,10	343
		ПК	-	-	3,24х6,48	21,00	5,30	1,0	48,0	1,00	190
109	20	НС4	С	0,10	2,76х3,11	8,58	3,66	1,0	48,0	1,10	124	620	111	992
		ОК	С	0,10	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	48,0	1,10	187
		ПЛ	-	-	3,87х2,76 2,61х2,76	17,88	4,17	0,6	48,0	1,00	124
		С1к	-	-	1,46х3,11	4,54	0,19	1,0	4,0	1,00	48
209-809	20	НС4	С	0,10	2,76х2,70	7,45	3,66	1,0	44,8	1,10	100	572	111	777
		ОК	С	0,10	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	44,8	1,10	175
		С1к	-	-	1,46х2,70	3,94	0,19	1,0	4,0	1,00	41
909	20	НС4	С	0,10	2,76х2,90	8,00	3,66	1,0	44,8	1,10	108	572	111	951
		ОК	С	0,10	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	44,8	1,10	175
		ПК	-	-	3,87х2,76 2,61х2,76	17,88	5,30	1,0	48,0	1,00	162
		С1к	-	-	1,46х2,90	4,23	0,19	1,0	4,0	1,00	45
110	22	НС4	С	0,15	3,53х3,11	10,98	3,66	1,0	50,0	1,15	172	853	141	1251
		ОК	С	0,15	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,15	204
		НС4*	З	0,10	1,13х3,11	3,51	3,66	1,0	50,0	1,10	53
		ПЛ	-	-	3,18х0,78 3,30х3,52 1,22х3,09	17,87	4,17	0,6	50,0	1,00	129
		ВК	-	-	1,60х3,11	4,98	0,19	1,0	3,0	1,00	79
		С1к	-	-	1,22х3,11	3,79	0,19	1,0	6,0	1,00	60
210-810	22	НС4	С	0,15	3,53х2,70	9,53	3,66	1,0	50,0	1,15	150	853	141	1096
		ОК	С	0,15	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,15	204
		НС4*	З	0,10	1,13х2,70	3,05	3,66	1,0	50,0	1,10	46
		ВК	-	-	1,60х2,70	4,32	0,19	1,0	3,0	1,00	68
		С1к	-	-	1,22х2,70	3,29	0,19	1,0	6,0	1,00	52
910	22	НС4	С	0,15	3,53х2,90	10,24	3,66	1,0	50,0	1,15	161	853	141	1278
		ОК	С	0,15	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,15	204
		НС4*	З	0,10	1,13х2,90	3,28	3,66	1,0	50,0	1,10	49
		ПК	-	-	3,18х0,78 3,30х3,52 1,22х3,09	17,87	5,30	0,6	50,0	1,00	169
		ВК	-	-	1,60х2,90	4,64	0,19	1,0	3,0	1,00	73
		С1к	-	-	1,22х2,90	3,54	0,19	1,0	6,0	1,00	56
111	22	НС4	С	0,15	3,23х3,11	10,05	3,66	1,0	50,0	1,15	158	775	128	1143
		ОК	С	0,15	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,15	204
		НС4*	В	0,15	1,13х3,11	3,51	3,66	1,0	50,0	1,15	55
		ПЛ	-	-	2,88х0,78 3,00х3,52 0,92х3,09	15,65	4,17	0,6	50,0	1,00	113
		ВК	-	-	1,60х3,11	4,98	0,19	1,0	3,0	1,00	79
		С1к	-	-	0,92х3,11	2,86	0,19	1,0	6,0	1,00	45
211-811	22	НС4	С	0,15	3,23х2,70	8,72	3,66	1,0	50,0	1,15	137	775	128	1007
		ОК	С	0,15	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,15	204
		НС4*	В	0,15	1,13х2,70	3,05	3,66	1,0	50,0	1,15	48
		ВК	-	-	1,60х2,70	4,32	0,19	1,0	3,0	1,00	68
		С1к	-	-	0,92х2,70	2,48	0,19	1,0	6,0	1,00	39
911	22	НС4	С	0,15	3,23х2,90	9,37	3,66	1,0	50,0	1,15	147	775	128	1166
		ОК	С	0,15	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,15	204
		НС4*	В	0,15	1,13х2,90	3,28	3,66	1,0	50,0	1,15	51
		ПК	-	-	2,88х0,78 3,00х3,52 0,92х3,09	4,17	5,30	1,0	50,0	1,00	148
		ВК	-	-	1,60х2,90	4,64	0,19	1,0	3,0	1,00	73
		С1к	-	-	0,92х2,90	2,67	0,19	1,0	4,0	1,00	42
112	20	НС4	С	0,10	2,77х3,11	8,61	3,66	1,0	48,0	1,10	124	622	107	999
		ОК	С	0,10	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	48,0	1,00	188
		ПЛ	-	-	3,87х2,77 2,61х2,77	17,95	4,17	0,6	48,0	1,00	124
		С1к	-	-	1,47х3,11	4,57	0,19	1,0	6,0	1,00	48
212-812	20	НС4	С	0,10	2,77х2,70	7,48	3,66	1,0	44,8	1,10	101	574	107	785
		ОК	С	0,10	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	44,8	1,10	175
		С1к	-	-	1,47х2,70	3,97	0,19	1,0	4,0	1,00	42
912	20	НС4	С	0,10	2,77х2,90	8,03	3,66	1,0	44,8	1,10	108	574	107	965
		ОК	С	0,10	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	44,8	1,10	175
		ПК	-	-	3,87х2,77 2,61х2,77	17,95	5,30	1,0	48,0	1,00	170
		С1к	-	-	1,47х2,90	4,26	0,19	1,0	4,0	1,00	45
113	20	НС4	С	0,10	3,24х3,11	10,08	3,66	1,0	48,0	1,10	145	1219	210	1524
		ОК	С	0,10	1,50х1,80	2,7	1/1,58	1,0	48,0	1,00	225
		ПЛ	-	-	3,24х6,48	21,00	4,17	0,6	48,0	1,00	145
213-813	20	НС4	С	0,10	3,24х2,70	8,75	3,66	1,0	44,8	1,10	118	1124	210	1512
		ОК	С	0,10	1,50х0,90	1,35	1/1,58	1,0	44,8	1,10	105
		БДГЧ	С	0,10	-	0,66	1/0,98	1,0	44,8	1,10	32
		БДОЧ	С	0,10	-	1,32	1/5,28	1,0	44,6	1,10	343
913	20	НС4	С	0,10	3,24х2,90	9,40	3,66	1,0	44,8	1,10	127	1124	210	1711
		ОК	С	0,10	1,50х0,90	1,35	1/1,58	1,0	44,8	1,10	105
		БДГЧ	С	0,10	-	0,66	1/0,98	1,0	44,8	1,10	32
		БДОЧ	С	0,10	-	1,32	1/5,28	1,0	44,8	1,10	343
		ПК	-	-	3,24х6,48	21,00	5,30	1,0	48,0	1,00	190
114	22	НС4	С	0,15	3,23х3,11	10,05	3,66	1,0	50,0	1,15	157	939	155	1544
		ОК	С	0,15	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,15	204
		НС2	В	0,15	5,74х3,11	17,85	3,66	1,0	50,0	1,15	280
		ПЛ	-	-	2,88х5,39 0,95х1,10	16,57	4,17	0,6	50,0	1,00	119
214-814	22	НС4	С	0,15	3,23х2,70	8,72	3,66	1,0	50,0	1,15	137	939	155	1368
		ОК	С	0,05	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,15	204
		НС2	В	0,15	5,74х2,70	15,50	3,66	1,0	50,0	1,15	243
914	22	НС4	С	0,15	3,23х2,90	9,37	3,66	1,0	50,0	1,15	147	939	155	1552
		ОК	С	0,15	1,50х1,50	2,25	1/1,58	1,0	50,0	1,15	204
		НС2	В	0,15	5,74х2,90	16,65	3,66	1,0	50,0	1,15	261
		ПК	-	-	2,88х5,39 0,95х1,10	16,57	5,30	1,0	50,0	1,00	156

Условные обозначения:

НС - наружная стена;

ОК - окно;

ПЛ - пол;

ПК - потолок;

ВК - ванная комната;

БДГЧ - балконная дверь, глухая часть;

БДОЧ - балконная дверь, остекленная часть;

С* - стена на лестницу;

Ск - стена на лестничную площадку.

1.6 Выбор и обоснование схемного решения системы отопления

Выбор принципиального схемного решения для объекта проектирования осуществляется исходя из конструкционных особенностей здания и тепловой нагрузки на систему отопления.

Принимаем однотрубную систему отопления, так как двухтрубная система отопления имеет сложную гидравлическую увязку при этажности более 5-и этажей. Так как здание не имеет чердачного перекрытия, принимаем к установке однотрубную систему отопления с нижней разводкой магистралей и тупиковым движением теплоносителя.

К установке принимаем радиатор стальной панельного типа РСГ-2 - однорядный.

Приборные узлы выполняем с замыкающим участком с установкой на нижней подводке трехходового крана, для регулирования мощности непосредственно у потребителя.

Выпуск воздуха осуществляем при помощи воздухоотводчиков (кран Маевского), установленных перед прибором на последнем этаже на стояках с транзитным ходом.

Уклон магистралей принимаем на подающих магистралях от воздухоотводчиков, для облегчения выхода воздуха.

Для отопление лестничной клетки принимаем отдельный стояк с проточным приборным узлом.

Выбор количества секций отопительного приборов приведена в табл. 1.4

Таблица 1.4

Тепловой расчет отопительных приборов

№ Помещения	Теплопотери помещения , Вт	Тип прибора
101	1200	РГС2-1-6
201-801	1118	РГС2-1-6
901	1286	РГС2-1-6
102	1310	РГС2-1-7
202-802	1279	РГС2-1-6
902	1488	РГС2-1-7
103	1064	РГС2-1-5
203-803	857	РГС2-1-3
903	1003	РГС2-1-4
104	1061	РГС2-1-4
204-804	855	РГС2-1-2
904	1003	РГС2-1-34
105	1310	РГС2-1-7
205-805	1279	РГС2-1-6
905	1489	РГС2-1-9
106	1269	РГС2-1-5
206-806	1123	РГС2-1-4
906	1291	РГС2-1-6
107	1533	РГС2-1-9
207-807	1358	РГС2-1-8
907	1541	РГС2-1-9
108	1524	РГС2-1-9
208-808	1512	РГС2-1-9
908	1711	РГС2-1-9
109	992	РГС2-1-4
209-809	777	РГС2-1-2
909	951	РГС2-1-3
110	1251	РГС2-1-6
210-810	1096	РГС2-1-5
910	1278	РГС2-1-6
111	1143	РГС2-1-5
211-811	1007	РГС2-1-4
911	1166	РГС2-1-5
112	999	РГС2-1-3
212-812	785	РГС2-1-2
912	965	РГС2-1-3
113	1524	РГС2-1-9
213-813	1512	РГС2-1-9
913	1711	РГС2-1-9
114	1544	РГС2-1-9
214-814	1368	РГС2-1-7
914	1552	РГС2-1-9

Для отопления лестничной клетки предусмотрен отдельный стояк с проточным приборным узлом. Отопительный прибор - трубы отопительные чугунные ребристые. К установке приният 2 последовательно соединенные трубы отопительные чугунные ребристые (ТР-1,5) с ,.

1.7 Расчет тепловой нагрузки на горячее водоснабжение

где c - удельная теплоемкость воды, с=4190Дж/(кг·єС); - плотность воды, = 1000 кг/мі; - средняя в сутки норма расхода горячей воды на единицу измерения потребителя, мі/(сутки. ед), принимаемый по [1]; - количество единиц измерения потребителя (180 человек ); - температура горячей воды в точке водоразбора, єС; - температура холодной воды в отопительный период, єС; - время потребления горячей воды в течение суток, с/сут. = 1.2·4190·1000·0.12·180(60 - 5) /12·3600 =138270 Вт



2. ИСТОЧНИК ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ-ТЕПЛОВОЙ НАСОС

2.1 Экономика возобновляемой энергетики

С точки зрения экономики, учёт плюсов и минусов систем возобновляемой энергетики можно наглядно представить как два совмещённых графика. На этом рисунке, для примера, показана сравнительная экономическая оценка двух условных систем отопления «Система котла, работающего на дизельном топливе» и «Система теплового насоса».

Рисунок 2.1 - Сравнительная экономическая оценка двух условных систем отопления

Все затраты по обоим случаям можно разделить на:

1. начальные (разовые) - это постоянные начальные затраты на проектирование, покупку оборудования, вспомогательных аксессуаров и монтаж.

2. эксплуатационные - это переменные (постоянно растущие по времени) затраты на топливо, электроэнергию, ремонт и оплату труда эксплуатационному штату (если требуется).

3. суммарные - это переменные (постоянно растущие по времени) затраты, которые являются суммой первых двух.

Из рисунка видно, что имеется особая точка на оси времени, когда суммарные затраты обоих систем сравниваются, и дальше владелец системы возобновляемой энергетики начинает экономить средства. От чего зависит экономия:

- от разницы в начальных затратах обоих систем;

- от разницы в эксплуатационных затратах обоих систем.

По данному примеру можно сказать, что:

- выход в точку окупаемости происходит за ~ 4,2 года;

- несмотря на то, что начальные затраты теплового насоса в 2,5 раза выше, чем дизельного котла, эксплуатационные расходы последнего (стоимость дизельного топлива, его доставки на объект, ремонт и т.д.) выше, чем у теплового насоса.

Необходимо оговориться, что рассмотренный график составлен с учётом нынешних тарифов на топливо и электроэнергию, а также сегодняшних цен на оборудование. К сожалению, первоначальные затраты на его приобретение достаточны высоки и обусловлены не столько законами себестоимости, сколько аппетитами поставщиков. В связи с непрерывным повышением цен на энергоносители и увеличением спроса на альтернативную энергетику - стоимость оборудования будет стремительно приближаться к реальной.

Хотя в реальных случаях графики бывают разные, принцип оценки прямой экономической эффективности сохраняется.

При этом существует ещё ряд факторов, не связанных с экономикой непосредственно, но которые тоже необходимо учитывать при принятии решения по установке той или иной системы:

- необходимо организовывать регулярную доставку топлива на объект;

- в России и мире цены на углеводородное топливо и электроэнергию растут каждый год;

- психологический дискомфорт, связанный с перебоями обычной электроэнергии на объекте;

- проблемы общения с государственными чиновниками при попытке обеспечения своего объекта традиционным электро- и теплоснабжением.

При сложившемся уровне цен на энергоносители топливные насосы по экономичности уступают пока только газовым котлам, будучи на порядок неприхотливее в эксплуатации, но заметно выигрывают у жидкотопливных и электрических.

Таблица 2.1

Годовые затраты на отопление 1 м² площади дома разными системами

Тип тепло-генератора системы отопления	Теплота сгорания топлива	Годовая потребность	Цена энерго- носителя	Стоимость энерго- носителя, руб.	Затраты для дома S=300м2, руб.
Газовый котел
Жидко-топливный котел
Электрический котел	-
Тепловой насос	-

Служат они по 15-20 лет до капитального ремонта. В перспективе, в связи с ростом цен на все виды топлива их лидерство обеспечено.

2.2 Общие сведения о тепловом насосе

Тепловые насосы - это компактные экономичные и экологически чистые системы отопления, позволяющие получать тепло для горячего водоснабжения, отопления коттеджей, охлаждения воздуха в комнатах и вентилирования помещений за счёт использования тепла низкопотенциального источника (тепло грунтовых вод, озёр, морей, грунтовое тепло, тепло земных недр и т.п.) путём переноса его к теплоносителю с более высокой температурой.

Идея теплового насоса была известна уже сто лет тому назад, но только последние несколько лет соотношение цена - качество - надёжность достигло необходимого для рынка уровня. Кроме того, с ростом цен на энергию и большими требованиями к окружающей среде в мире, увеличилось использование тепловых насосов в качестве отопительных систем в домах. Продажа тепловых насосов в последние годы растёт в Европе и, в частности, во всей Скандинавии. В Швеции, являющейся лидером использования тепловых насосов, их установлено более 400.000, а в Финляндии за последние годы количество проданных насосов увеличилось вдвое. В Швеции для работы тепловых насосов используется вода Балтийского моря с температурой +4 єС. По прогнозам Мирового Энергетического комитета (МИРЭК), к 2020 году в развитых странах мира теплоснабжение будет, в основном, осуществляться с помощью тепловых насосов.

Для использования тепла грунтовых вод используют вертикальные коллекторы - это система длинных труб, опускаемых в глубокие скважины (50-150 метров). Нужен всего пятачок земли, зато требуются дорогостоящие бурильные работы. На глубине всегда одинаковая температура - около 10єС, поэтому данный вид коллектора более эффективен.

Грунт имеет свойство сохранять солнечное тепло в течение длительного времени, что ведёт к относительно равномерному уровню температуры источника на протяжении всего года. Это обеспечивает эксплуатацию теплового насоса с высоким коэффициентом мощности. Тепло окружающей среды передаётся со смесью из воды и антифриза (спирта). Забор тепла из грунта осуществляется с помощью проложенной в грунте системы пластиковых труб на глубине 1-1,2 м. Минимальное расстояние между соседними трубопроводами около 1 метра.

Преимущества использования отопительных систем на базе тепловых насосов:

- высокая эффективность преобразования электроэнергии по сравнению с электронагревательными приборами;

- экологически чистая технология;

- отсутствие выбросов в атмосферу вредных веществ и углекислоты;

- используется озонобезопасный вид фреона;

- надежная автоматическая работа установки, не требующая постоянного присутствия человека;

- минимальные эксплуатационные расходы по сравнению с другими отопительными системами;

- длительный срок службы без капитального ремонта;

- малые габариты и вес;

- в качестве источника низкопотенциальной теплоты могут использоваться грунт, вода, окружающий воздух.

Применение теплового насоса целесообразно:

- в качестве системы автономного обогрева и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений, для теплоснабжения и горячего водоснабжения индивидуального жилья;

- для горячего водоснабжения (либо как побочный эффект отопительной функции, либо как основная функция);

- для охлаждения помещений любого рода: для охлаждения и кондиционирования загородных домов, для охлаждения кладовок, хранилищ, погребов, охлаждения производственных помещений и технологического оборудования предприятий;

- для вентиляции коттеджа, деревенского дома, загородного дома, для вентиляции промышленных помещений. Речь идет о так называемой контролируемой вентиляции: тепловой насос регенерирует тепло отточного воздуха и нагревает свежий воздух;

- для удаления из помещений излишней влажности. Данная функция может быть полезна в области хранения продуктов питания, для хранения зерна, фруктов, овощей, для хранения древесины - везде, где необходимо сохранение определенного уровня влажности.

Основным достоинством теплового насоса является его высокая эффективность по сравнению со всеми видами котельных. Учитывая КПД выработки электроэнергии на ТЭЦ, очевидно, что применение теплового насоса в 1,2 - 2,5 раза выгоднее самых эффективных (газовых) котельных. Тепловой насос является исключительно энергоэффективной установкой: внедрение тепловых насосов позволит экономить до 268 кг угля, 84 кг мазута, 58 м3 газа на каждую произведенную Гкал тепла.

Применение и особенно производство тепловых насосов в нашей стране развивается с большим опозданием. Пионером в области создания и внедрения тепловых насосов в бывшем СССР был ВНИИхолодмаш. В 1986-1989 гг. ВНИИхолодмашем был разработан ряд парокомпрессионных тепловых насосов теплопроизводительностью от 17кВт до 11,5МВт двенадцати типоразмеров «вода-вода» (в том числе морская вода в качестве источника низкопотенциального тепла для тепловых насосов теплопроизводительностью 300…1000кВт), «вода-воздух» (тепловые насосы на 45 и 65кВт). Большая часть тепловых насосов этого ряда прошла стадию изготовления и испытания опытных образцов на пяти заводах холодильного машиностроения. Четыре типоразмера выпускались серийно (тепловые насосы теплопроизводительностью 14; 100; 300; 8500кВт).

В нашей стране основным производителем тепловых насосов в течение 15 последних лет является ЗАО «Энергия», г. Новосибирск. На ее счету 126 запущенных тепловых насосов и теплонасосных станций в России и ближнем зарубежье, что составляет 84% от общего числа тепловых насосов, произведенных в нашей стране. Общая тепловая мощность их составляет около 54 мегаватт. Эти установки сосредоточены на самых различных объектах - на промышленных предприятиях, в сельских хозяйствах, социальных учреждениях, частных жилых помещениях. Они используют также самые различные виды низкотемпературного тепла - артезианские скважины, водоводы, тепло градирен, оборотную воду на производственных участках.

2.3 Принцип действия теплового насоса

Теоретическая основа теплового насоса - это термодинамические циклы - круговые процессы в термодинамике, т.е. такие процессы, в которых начальные и конечные параметры, определяющие состояние рабочего тела (давление, объём, температура, энтропия) совпадают. Термодинамические циклы используются в тепловых машинах для превращения тепловой энергии в механическую работу, а также для охлаждения/нагрева при использовании обратного цикла. Тепловая машина состоит из рабочего тела, которое и проходит цикл нагревателя и холодильника (с помощью которых меняется состояние рабочего тела).

Рисунок 2.2 - Схема контуров теплового насоса

Тепловой насос состоит из трёх контуров: так называемого земляного (реально это может быть воздушный, водный или грунтовый контур), внутреннего и отопительного. В земляном контуре происходит отбор тепла (в разных моделях тепловых насосов температура земляного контура от -13 до +5єС), которое внутренний контур «перекачивает», превращая его на подаче в отопительном контуре в температуру 55-65 єС с помощью рабочего тела (хладагента).

Рисунок 2.3 - Схема теплового насоса

1 - конденсатор; 2 - дроссельный вентиль; 3 - испаритель; 4 - компрессор.

Кроме того, во внутреннем контуре имеется:

- терморегулятор, являющийся управляющим устройством;

- хладагент, циркулирующий в системе (газ с определенными физическими характеристиками).

Хладагент под давлением через дроссельный вентиль поступает в испаритель, где за счёт резкого уменьшения давления происходит испарение. При этом хладагент отнимает тепло у внутренних стенок испарителя, а испаритель, в свою очередь, отбирает тепло у земляного контура, за счёт чего происходит его постоянное охлаждение. Компрессор засасывает из испарителя хладагент, сжимает его, за счёт чего температура хладагента повышается и выталкивает в конденсатор. Кроме того, в конденсаторе нагретый в результате сжатия хладагент отдаёт полученное тепло (температура порядка 85-125 єС) в отопительный контур и окончательно переходит в жидкое состояние. Процесс повторяется вновь. При достижении необходимой температуры терморегулятор размыкает электрическую цепь, и компрессор останавливается. При понижении температуры в отопительном контуре терморегулятор вновь включает компрессор. Хладагент в тепловых насосах совершает обратный цикл Карно.

2.4 Выбор холодильного агента

Для эффективной работы теплонасосной установки выбор рабочего вещества имеет первостепенное значение. К хладагенту в теплонасосной установке предъявляются такие же требования к физическим и химическим свойствам, как и в холодильных машинах.

Идеальное рабочее вещество характеризуется:

- химической стабильностью;

- химической инертностью, по отношению к конструкционным материалам и смазочным маслам;

- невоспламеняемостью;

- низкой стоимостью;

- нетоксичностью;

- низким давлением конденсации;

- низким давлением кипения;

- высокой эффективностью холодильного цикла.

Хотя ни одно вещество не обладает всеми выше упомянутыми характеристиками, хладагент выбирают по наиболее важным из них.

К наиболее распространенным веществам относятся хладагенты марок R12, R22, R502.

Хладагент аммиак, благодаря хорошим термодинамическим свойствам, можно использовать во всех случаях, где он допустим с учетом соблюдения соответствующих правил техники безопасности.

В последнее время в связи с ростом значимости теплонасосных установок повысился интерес к ряду других хладагентов, в особенности к маркам R21, R113, R12B1, прежде всего для интервала высоких температур конденсации.

Для оценки максимально возможной температуры воды для систем отопления приводится максимально допустимая температура конденсации теплового насоса, которая ограничена конструкцией компрессора. При приближении температуры конденсации теплового насоса к критической снижается термодинамическая эффективность цикла и резко ухудшается условие передачи теплоты к нагреваемой среде. Для достижения наиболее высоких температур необходимы рабочие вещества с существенно более высокими критическими температурами. Как правило, эти вещества имеют и более низкие уровни давления.

Диапазон рабочих тел практически безграничен. Каждая жидкость способная испаряться в интервале давлений от 0,1 до 2 МПа, при приемлемой температуре, представляет интерес. Работа при низких давлениях пара ведет к непропорционально большим компрессорам.

Эти соображения составляют диапазон возможных хладагентов от R13B1 до R40, из которого и подбираются подходящие рабочие тела. Все эти вещества весьма близки по степени сжатия и объемному расходу, так что окончательный выбор делается на основе соображений безопасности, энергетической эффективности и стоимости.

С точки зрения безопасности такие горючие вещества, как пропилен, пропан, метилхлорид, исключаются из рассмотрения. Их нельзя применять в тех случаях, когда не может быть обеспечена удовлетворительная техническая эксплуатация, в частности при теплоснабжении жилищ.

Аммиак нежелателен из-за его токсичности, которая выше только у сернистого ангидрида. Несмотря на это, аммиак все же применяется довольно широко в домашних холодильниках, где накоплен немалый опыт эксплуатации.

Наиболее приемлемым являются негорючие нетоксичные галоидоуглеродные соединения, среди которых можно сделать выбор. Для домашних абсорбционных установок аммиак остается предпочтительным.

Химическая стабильность имеет существенное значение для тепловых насосов. В холодильниках и кондиционерах рабочие жидкости применяют уже много лет, но в тепловых насосах рабочие температуры существенно выше.

Разрушение хладагента в основном происходит на выходе из компрессора в наиболее горячей точке цикла. Здесь металлические поверхности играют роль катализатора разложения хладагента в смеси с небольшим количеством масла, движущегося с большой скоростью. Моделировать такие условия в опытах с запаянными трубками или других испытаниях на совместимость очень трудно. Следует опираться на прямой опыт эксплуатации, который даст возможность указать максимальную температуру длительной выдержки для хладагентов.

Продукты разложения хладагентов обычно имеют кислотный характер. Они оказывают вредное действие на металлические детали и ограничивают ресурс машины.

R134a представляет собой не разрушающий озоновый слой хладагент, предназначенный для замены R12 в среднетемпературных агрегатах. R134a обладает нулевым потенциалом разрушения озонового слоя, а его потенциал глобального потепления составляет 1300, что гораздо ниже, чем ПГП R12, равного 8500. R134a не воспламеняется во всем диапазоне температур эксплуатации. Однако при сжатии воздухом R134a может образовывать горючие смеси. По этой причине хладагент нельзя смешивать воздухом для проведения испытаний под давлением на предмет выявления утечек. В рамках программы PAFT завершено исследование токсичности R134а. Этот фреон - идеальный хладагент для областей применения, где особое значение придается безопасности и постоянству эксплуатационных характеристик.

Хладагент рекомендуется применять в системах кондиционирования воздуха (с центробежными и объемными компрессорами), охладителях, холодильных системах со средними температурами испарения, бытовых холодильниках, автомобильных и транспортных системах кондиционирования воздуха. В среднетемпературном оборудовании R134a обладает эксплуатационными характеристиками, близкими R12.

Таким образом, для нашего случая наиболее приемлемый вариант хладагент - R134a.

2.5 Выбор источника низкопотенциального тепла

Применение тепловых насосов всегда требует не только затрат энергии на привод, но и дополнительных источников тепла. Общедоступным источником низкопотенциальной теплоты является атмосферный воздух, который широко используют для малых теплонасосных установок. Однако низкие значения температуры воздуха, теплоемкости и коэффициента теплоотдачи не позволяет достичь приемлемых показателей энергетической эффективности крупных установок, в частности теплонасосных станций, к испарителям которых требуется подводить большие тепловые потоки.

Эффективность теплового насоса во многом зависит от выбора источника низкопотенциальной теплоты, так как повышение эффективности происходит при снижении разности температуры конденсации и температуры кипения рабочего вещества.

Для нашего случая источником теплоты служит грунт.

Грунт как источник тепла

Диапазон температур приповерхностного -5...+17 °C грунта на глубине ок. 1 м.

Диапазон температур в более глубоких +8...+12 °C слоях (ок. 15 м)

Область применения рассольно-водяных -5...+25 °C тепловых насосов (S/W-WP).

Доступность

* круглогодично (ограничение по поверхности или формациям грунтов)

Возможность использования

* моновалентный режим

* бивалентный режим

Затраты на освоение

* грунтовой тепловой коллектор, грунтовые тепловые зонды и т.п.

* рассол на основе моноэтиленгликоля с классом опасности для воды WGK 1 (в целом для воды не опасен)

* трубопроводная система и циркуляционный насос

* земляные работы

* строительные мероприятия

Особо учитывать:

* свойства грунта

* погодные воздействия (регенерация)

Указания по расчету - грунт как источник тепла

Грунтовой тепловой коллектор должен быть рассчитан на холодильную мощность теплового насоса. При замене устаревшего теплового насоса на новую модель следует проверить мощность коллектора и, при необходимости, согласовать с новой холодильной мощностью.

Энергия, аккумулированная в грунте, поступает почти исключительно через его поверхностный слой. При этом основными поставщиками энергии являются осадки и солнечное излучение. Приток тепла изнутри земли менее 0,1 Вт/м2 и им можно пренебречь. Транспорт тепла в грунте осуществляется почти исключительно за счет теплопроводности, причем коэффициент теплопроводности грунта увеличивается с повышением содержания влаги. Так же, как и теплопроводность, теплоаккумулирующая способность грунта определяется, главным образом, содержанием влаги в грунте. Замерзание содержащейся в грунте влаги приводит к заметному повышению количества

получаемой энергии, поскольку скрытая теплота таяния, составляющая ок. 0,09 кВтч/кг, очень высока. Таким образом, образование льда вокруг проложенных в грунте змеевиков вовсе не является недостатком.

2.6 Рассол - теплоноситель земляного контура

В качестве теплоносителя первичного - земляного контура чаще всего применяется рассольная жидкость.

Концентрация рассола.Во избежание обмерзания испарителя в воду на стороне источника тепла следует добавлять антифриз. При прокладке змеевиков в грунте температуры, возникающие в холодильном контуре, требуют защиты от замораживания при -14 °C. Применяется антифриз на основе моноэтиленгликоля. Концентрация рассола при прокладке в грунте составляет от 25% до, максимум, 30%.

Температура замерзания. Концентрация рассола определяется запланированным диапазоном рабочих температур.

Рисунок 2.4 Кривая замерзания смеси воды с моноэтиленгликолем в зависимости от концентрации

Заполнение установки. Заполнение установки должно обязательно осуществляться в следующей последовательности:

* смешивание в сосуде антифриза с водой до необходимой концентрации

* проверка концентрации предварительно составленной смеси воды и антифриза при помощи контрольного прибора для этиленгликоля

* заполнение рассольного контура (мин. 2 бар, макс. 2,5 бар)

* удаление воздуха из установки (установить постоянный воздушник)

Указание:

Опыт показывает, что заполнение рассольного контура водой и последующая добавка антифриза не дают гомогенной смеси!

2.7 Тепловой расчет теплового насоса

Для данного здания выбираем тепловой насос марки ТН-110. Его характеристики:

Минимальная выходная тепловая мощность (кВт) - 150;

Коэффициент выработки - 4;

Потребляемая мощность (кВт) - 50;

Рабочая температура воды (⁰С) -70;

Уровень звуковой мощности (дБа) - 55;

Расход сетевой воды при внутреннем перепаде давлений м³\ч - 6;

Расход рассола при внутреннем перепаде давлений м³\ч - 16;

Хладоген, общий вес загрузки - R134a.;

Габаритные размеры (м)

Длина - 3,9

Ширина - 1,5

Высота - 2,1

Произведем его расчет.

- теплопроизводительность,

- температура теплоотдатчика (конденсата) на входе в испаритель,

- температура теплоотдатчика (конденсата) на выходе из испарителя,

- температура теплоприемника на входе в конденсатор,

- температура теплоприемника на выходе из конденсатора,

- разность температур между греющей и охлаждающей средой в испарителе,

- в конденсаторе,

- в охладителе.

В реальных циклах тепловых насосов на вход в компрессор должен подаваться пар без примеси жидкости. Поэтому пар перед компрессором должен быть несколько перегретым и точка 1 должна находится не на линии насыщения, а правее ее.

Потери давления из-за трения в соединительных трубопроводах между конденсатором и дросселем вызывают частичное испарение фреона. Если на вход дросселя поступает парожидкостная смесь, эффективность его работы снижается. Поэтому жидкость после конденсатора дополнительно переохлаждают так, чтобы точка 3 находилась не на линии насыщения, а левее ее. Это также улучшает работу теплового насоса, так как снижает долю пара, поступающего в испаритель, что приводит к меньшему расхода фреона в цикле.

Переохлаждение жидкости в конденсаторе невозможно, так как это требует более высокого температурного напора между фреоном и горячим теплоносителем а, значит, снижения температуры горячего теплоносителя (что невозможно по требованиям к получаемому теплоносителю) или повышения давления и температуры конденсации фреона (что значительно удорожит стоимость основного компонента теплового насоса - компрессора). Перегрев пара в испарителе также невозможен, так как температуру холодного теплоносителя изменить нельзя, поэтому для перегрева необходимо понижать температуру испарения, а, значит, увеличивать степень повышения давления в компрессоре.

Переохлаждение жидкости и перегрев пара совмещают в дополнительном промежуточном теплообменнике, где горячий фреон после конденсатора нагревает холодный фреон после испарителя (рис.2.5)

Если горячий теплоноситель вырабатывается для водоснабжения, то есть поступает на вход намного холодней, чем выходит из теплового насоса, переохлаждение жидкости возможно в дополнительном теплообменнике - охладителе, который устанавливается после конденсатора.

Рисунок 2.5 Принципиальная схема теплового насоса с промежуточным теплообменником и охладителем

tв1, tв2, tн, tн2 -температуры высокопотенциального и низкопотенциального теплоносителя на входе и выходе

Процесс 1-2 - необратимый политропный процесс сжатия паров хладогента в компрессоре;

Процесс 2-3 - изотермическая конденсация хладогента в конденсаторе и отдача теплоты высокопотенциальному теплоносителю;

Процесс 3-4- изотермические процессы в промежуточном теплообменнике;

Процесс 4-5 - необратимый адиабатический процесс расширения хладогента в дроссельном вентиле;

Процесс 5-1 - изотермическое испарение хладогента в испарителе за счет теплоты отобранной у холодного