Тема: Применение тепловых насосов в строительстве малоэтажных зданий

В условиях современного мира наблюдается тенденция к сокращению потребления ресурсов. Особенно данная тенденция заметна в области экономии топливных и энергетических ресурсов в связи со значительном ростом стоимости полезных ископаемых в последнее 15–20 лет, а также увеличения стоимости жилищно-коммунальных услуг.
Одним из направлений развития технологий, направленных на сокращение ресурсов является альтернативная энергетика, а также потребление возобновляемых источников энергии. К альтернативной энергетике относятся ветряные, солнечные, геотермальные электростанции и электростанции, использующие энергию приливов и отливов.
Следующим направлением развития экономии топливных и энергетических ресурсов служит использование возобновляемых источникам низкопотенциальной тепловой энергии. К низкопотенциальной тепловой энергии относятся низкопотенциальная энергия грунта, воды и воздуха. Устройства преобразующие низкопотенциальную энергию в тепловую энергию для отопления помещений различного назначения являются тепловые насосы.
Отличительной особенностью применения тепловых насосов является высокий КПД относительно приборов, использующих в качестве источника тепла нефтепродукты, газ, уголь и т.д. Высокий КПД достигается за счет физический свойств хладагентов и термодинамических циклов.
В основе работы холодильной машины лежит цикл Карно. Данный цикл был описан в 1824 году французским ученым и инженером Сади Карно в сочинении "О движущей силе огня и машин, способных развивать эту силу".
В настоящий момент крупнейшими производителями тепловых насосов в мире для малоэтажных зданий являются: Trane, Carrer, Johnson Controls, Mitsubishi electric.
Объектом исследования является тепловой насос, преобразующий низкопотенциальную энергию грунта в тепловую энергию для обеспечения нужд малоэтажных зданий в малых, труднодоступных населенных пунктах, либо в зданиях, имеющих ограниченные возможности к подключению к централизованным сетям (электроснабжения, теплоснабжения, газоснабжения).
Предмет исследования: применение тепловых насосов в строительстве малоэтажных зданий.
Цель исследования: обеспечение жителей труднодоступных, малых и удаленных населенных пунктов доступными и комфортными условиями проживания за счет обеспечения автономными (независимыми) источниками энергии, в частности, тепловыми насосами.
Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить принцип работы теплового насоса;
2. Рассмотреть основные виды тепловых насосов, их преимущества и недостатки;
3. Исследовать здания и сооружения, в которых применён тепловой насос;
4. Подобрать оптимальный вариант применения тепловых насосов в строительстве малоэтажных зданий;
5. Определить расчетные параметры для выбранного здания;
6. Описать основные технические характеристики выбранного теплового насоса;
7. Составить принципиальную схему теплового пункта на базе теплового насоса;
8. Произвести экономическое обоснование использования теплового насоса;
9. Выполнить функционально-стоимостной анализ;
10. Сделать выводы и заключения о проделанной работе
Ожидаемая научная новизна заключается в синтезе данных использования низкопотенциальной энергии грунта в качестве источника теплоснабжения малоэтажных зданий в отдаленных и труднодоступных населенных пунктах и строительства данных зданий.
Практическая значимость работы заключается в возможности экономии энергетических и экономических ресурсов при отоплении малоэтажных зданий в
отдаленных и труднодоступных населенных пунктах.


Купить

Использование топливно-энергетических ресурсов на сегодняшний день является одной из важных проблем. Благодаря тому, что цены на топливо постоянно растут в значительной мере обострили проблемы теплоснабжения. Особенно это сказывается в отдаленных районах нашей страны. Наиболее экономичным представляется комплексное решение этой проблемы за счет широкого внедрения новых энергосберегающих технологий теплоснабжения, максимально использующих возможности существующей инфраструктуры и инженерных сетей.
Из проведенного исследования можно сделать заключение, что выбор грунта и грунтовых вод, в качестве альтернативной энергии, является оптимальным решением. В условиях низких температур и продолжительного зимнего периода грунт на определенной глубине имеет стабильные плюсовые показатели. Что позволяет установку теплового насоса для отопления и нагрева воды здания.
Таким образом мы можем с уверенностью сказать, что вид источника геотермальной тепловой энергии, выбранный нами для исследования в условиях Крайнего Севера, является самым оптимальным.
С экологической и технической точки зрения можно выделить основные положительные стороны:
1. Экономичность — малые эксплуатационные расходы, нет необходимости в дорогостоящем обслуживании, большой срок эксплуатации.
2. Снижены нагрузки на электрические сети — для работы ТН требуется немного выделенной электрической мощности.
3. Экологичность — отсутствие дымоходов, емкостей для хранения нефтепродуктов. Нет негативного влияния на растительный и животный мир, безвредно для человека. Проблема охлаждения грунта решается за счет сезонности, зимой отбор тепла – летом возврат, использование очередности зондов.
4. Безопасность — нет потенциально опасных продуктов горения.
5. Универсальность (системы отопления, охлаждения, водоснабжения, подогрев воды в бассейнах, вентиляция).
6. Независимость от государственных энергоресурсов.
7. Затраты на электроэнергию ниже на 80% от других источников производства тепла: на 1 кВт затраченной электроэнергии вырабатывается 5 кВт тепла.
8. Нет запаха газа, опасности пожара, удара током.
9. Тепловым насосам не требуется специальная вентиляция. Не требуют эксплуатационной чистки, если движение теплоносителей происходит с фильтрующими элементами.
10. Всесезонность. ТН можно переключать с зимнего режима отопления в режим кондиционирования в летние месяцы.
11. Простота использования. Работа ТН абсолютно автоматизирована, а возможные манипуляции не требуют каких-либо навыков.
12. Тепловые насосы компактны и бесшумны.
13. Нет надобности в закупке, транспортировке, хранении топливных ресурсов. Нет необходимости в размещении котельной, прокладки дорогостоящих наружных тепловых систем до центрального коллектора.
14. ТН диагностируются на расстоянии, через сеть интернет. Таким же способом можно корректировать режимы отопления здания.

Купить