Система тепло- и холодоснабжения индивидуального жилого дома на базе геотермальных тепловых насосов в пос. Нижние Кинерки, Кемеровская область

АННОТАЦИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 6
Актуальность темы 6
Проблемы применения ТНУ 7
Опыт использования ТН в России и за рубежом 8
1 ПРИНЦИП РАБОТЫ ТЕПЛОВОГО НАСОСА 10
2 ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА 16
3 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 17
3.1 Параметры наружного воздуха 17
3.2 Параметры внутреннего воздуха 17
3.3 Основные показатели теплопроизводительности ИТП 18
3.4 Характеристика грунтов 18
3.5 Температурные графики 19
4 Расчет геоконтура 20
4.1 Расчет грунтового горизонтального теплообменника 21
5 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГЕОКОНТУРА 23
5.1 Определение расчетных расходов теплоносителя 23
5.2 Основные расчетные формулы гидравлического расчета 23
6 ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАФИК ГЕОКОНТУРА 33
6.1 Разработка пьезометрического графика геоконтура 33
7 Построение продольного профиля 35
8 ПОДБОР НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 37
8.1 Подбор сетевого насоса 37
8.2 Подбор подпиточного насоса 37
9 РАЗРАБОТКА ТЕПЛОВОГО ПУНКТА 40
10 Расчет эффективности системы 42
Расчет экономической эффективности
11 АВТОМАТИЗАЦИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Продолжение приложения В
Продолжение приложения В
Окончание приложения В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Продолжение приложения Е
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж
ПРИЛОЖЕНИЕ И

Купить

Большую часть вырабатываемого тепла получают за счет сжигания органического топлива, но к сожалению его запасы не безграничны. По оценкам экспертов запасов газа в России хватит еще на 85 лет, запасов нефти - на 30 лет, угля - 270 лет. Исходя из этого стоит задуматься о развитии альтернативных способах получения тепла. Одним из таких способ является установка тепловых насосов.
Использование теплонасосных установок позволяет внедрять эффективные методы передачи теплоты, создавать экономичные и высокопроизводительные отопительные системы с низкой стоимостью эксплуатации, экологичностью и высоким КПД.
Объектом работы является система тепло- и холодоснабжения на базе геотермальных тепловых насосов поселка Нижние Кинерки Новокузнецкого района Кемеровской области. Цель работы - разработка источника тепловой и холодильной энергии. Результатом работы стал готовый проект по теплоснабжению и холодоснабжению объекта, включающий в себя необходимые технические расчеты и чертежи для выполнения работ по сооружению систем. Новизна данной работы заключается в применение нестандартного способа выработки тепловой и холодильной энергии с целью экономической выгоды.
Актуальность темы
Одно из важнейших мест в формировании энергетики России занимает теплоснабжение страны, являющееся самым большим потребителем по объему энергоресурсов - более 45% от общего потребления. В системах центрального теплоснабжения производится более 71% вырабатываемого тепла, а децентрализовано - около 29%. Большую часть вырабатываемого тепла получают за счет сжигания органического топлива, но к сожалению его запасы не безграничны. По оценкам экспертов запасов газа в России хватит еще на 85 лет, запасов нефти - на 30 лет, угля - 270 лет. Исходя из этого стоит задуматься о развитии альтернативных способах получения тепла. Одним из таких способ является установка тепловых насосов.
В настоящее время тепловые насосы не получили широкого распространение на территории Российской Федерации.
Однако, отмечается тенденция к росту приобретения и установки холодильных машин в качестве альтернативного способа получения тепловой энергии, который будут экономически выгодны и экологичны. Тепловые насосы давно доказали свою эффективность благодаря преобразованию электроэнергии в тепловую с коэффициентом преобразования 3-6. Также, в установках использую экологически чистые технологии исключая вредные выбросы в окружающую среду.
Тепловые насосы малой мощности (до 30 КВт) получили наибольшее распространение в частном строительстве. Они компактны, экологичны, надежны, сохраняют свою работоспособность даже при низких отрицательных температурах. Кроме того, пользователей привлекает способность осуществлять кондиционирования пространства в летнее время.
Исходя из того, как бурно развиваются маломощные установки, следует задуматься о перспективах развития промышленных тепловых насосов большей мощности (до 20 МВт). При централизации мы получаем:
- более низкие капиталовложения;
- меньшая занимаемая площадь по сравнению с большим количеством маломощных тепловых насосов;
- более высокий КПД (на одно и тоже количество выработанной теплоты.
Реализация промышленных тепловых насосов наиболее эффективно в крупных городах, где в большом количестве выбрасывается неутилизированная тепловая энергия (теплота канализационных стоков, побочная теплота на производстве и т.д.).
Проблемы применения ТНУ
В связи с сложившейся ситуацией на экономическом рынке, наиболее выгодно использовать природный газ из-за его относительно невысокой стоимости и невысоких капиталозатратах при строительстве.
Применение ТНУ не выгодно для покрытия максимальных тепловых нагрузок, для их компенсации необходимо применение дополнительных источников теплоты. Эффективность тепловых насосов повышается, если в летний период они будут покрывать одновременно холодильную нагрузку и тепловую нагрузку для ГВ С.
Также большое влияние оказывает неоднородность теплового потенциала грунта на территории России. Для южных регионов потенциал грунта, как источника тепла, существенно выше, чем для северных. Так, температура грунта на глубине 50-100 м в условиях г. Пятигорска составляет 15-16°С, для г. Москвы 10-11 °С, а для г. Архангельска 4-5 °С. Чем выше температура грунта, тем выше коэффициент преобразования, тем меньше электроэнергии требуется тепловому насосу для выработки одного и того же количества тепла.
Опыт использования ТН в России и за рубежом
За рубежом теплонасосная техника находит широкое применение для целей теплоснабжения жилых и офисных зданий более 30 лет. Толчком для ее массового применения стал энергетический кризис 1970-х годов. В 2009 г. в мире количество тепловых насосов, использующих тепло грунта, превысило 2,8 млн шт., их суммарная установленная тепловая мощность составила 35 ГВт, а ежегодное производство тепловой энергии - 214 тыс. ТДж. Лидерами по установке ТНУ данного типа стали США и Швеция, большое количество их эксплуатируется в Японии, Германии, Швейцарии. В последние годы ТНУ начали активно внедряться в Китае. Широкому распространению ТНУ во многих странах способствуют рост цен на энергию, а также законодательство по энергоэффективности, экологическое законодательство, требования по снижению выбросов парниковых газов. Но главным является то, что рынки ТНУ за рубежом формируются, как правило, при поддержке государства.
Компании, предлагающие экологически чистые установки, пользуются налоговыми льготами, а домовладельцы, приобретающие такое оборудование, получают дотации, субсидии, льготные кредиты.
В Соединенных Штатах правительство обязало строительные компании устанавливать тепловые насосы в каждой новостройке. Благодаря этому в стране выпускается более 1 млн. установок ежегодно.
В Норвегии 98% энергопотребления обеспечивается возобновляемыми источниками энергии. Поэтому около 80% домов отапливаются электричеством. Из всех продающихся в Норвегии отопительных приборов и установок, 90% - воздушные тепловые насосы. Их доля на энергетическом рынке постоянно растет. Государство субсидирует покупателей воздушных
тепловых насосов (за исключением типа воздух-воздух), что позволяет жителям страны сэкономить до 20% стоимости.
В Германии традиционно отдают предпочтение индивидуальным источникам тепла, поэтому тепловые насосы здесь популярны. В разных регионах страны действуют программы по поддержанию альтернативной энергетики. Популярностью среди владельцев жилых домов пользуются тепловые насосы с принципом работы воздух-вода, а владельцы многоквартирных, производственных зданий и коммерческой недвижимости пользуются геотермальными.
Температура Балтийского моря на небольшой глубине не опускается ниже +20С, поэтому в стране действуют несколько крупных тепловых станций. Сама большая мощностью более 300 МВт тепловой энергии обеспечивает отоплением дома Стокгольма. В частных домах, удаленных от побережья, популярные воздушные тепловые насосы. В Швеции ранее действовала программа субсидий, позволившая снизить энергопотребление страны для отопления более чем наполовину. Сейчас она неактуальна, так как 95% жилых зданий отапливается тепловыми насосами.
В Японии после катастрофы на АЭС Фукусима-1 правительство поддерживает развитие и использование альтернативных источников тепловой энергии. В стране действуют программы субсидирования и дотаций. Самыми популярными являются тепловые насосы типа воздух-вода. Из-за того, что японцы традиционно нагревают воду ночью, когда тариф на электроэнергию ниже дневного, энергоэффективность установок повышается.
Опыт использования тепловых насосов в нашей стране пока невелик, однако условия для их внедрения есть. Во-первых, потому что с ростом цен на топливо и электроэнергию и повышением экологических требований возрастает целесообразность их использования. Во-вторых, в России активно развивается малоэтажное строительство, его доля в общем объеме сдаваемого жилья в последние годы находится на уровне 35-40% и имеет тенденцию к росту.

Купить