Введение 7
1. Аналитические исследования научно-технической и патентной литературы
по теплонаносным установкам 10
1.1 Обзор патентной литературы 10
1.2 Принцип работы и классификация теплонасосных установок 23
1.2.1 Тип «Грунт - Вода» 25
1.2.2 Тип «Вода - Вода» 26
1.2.3 Тип «Воздух - Вода» 27
1.2.4 Тип «Воздух - Воздух» 29
1.3 Источники низкопотенциальной теплоты 31
1.3.1 Воздух 32
1.3.2 Вода 33
1.3.3 Грунт 35
2. Расчет тепловой нагрузки дома 38
2.1 Исходные данные 38
2.2 Расчет тепловых потерь через ограждающие конструкции 46
2.3 Теплопритоки в доме 61
3. Выбор и расчет системы теплоснабжения 64
3.1 Выбор схемы теплонасосной установки 64
3.2 Выбор хладагента 65
3.3 Система отопления «теплый пол» 69
3.4 Определение гидравлического сопротивления в системе отопления .... 70
3.5 Определение расчетных расходов воды и теплоты на горячее
водоснабжение 75
3.6 Подбор бака-аккумулятора 77
3.7 Гидравлический расчет подающих трубопроводов системы горячего
водоснабжения 78
4. Специальная часть 81
4.1 Подбор компрессора ТНУ 81
4.2 Расчет пластинчатого конденсатора ТНУ для ГВС 81
4.3 Расчет пластинчатого конденсатора ТНУ для отопления 85
4.4 Расчет пластинчатого испарителя ТНУ 87
4.5 Расчет вертикального зонда ТНУ 91
4.6 Подбор насосов ТНУ 92
4.6.1 Подбор насоса для контура с пропиленгликолем 92
4.6.2 Подбор насоса для системы отопления 93
4.6.3 Подбор насоса для системы горячего водоснабжения 94
Заключение 97
Литература
Теплоснабжение - это обеспечение теплом жилых, общественных и промышленных зданий для коммунально-бытовых (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) и технологических нужд потребителей. Различают местное и централизованное теплоснабжение. Система местного теплоснабжения обслуживает одно или несколько зданий, система централизованного - жилой или промышленный район.
В данной работе будет проанализированы актуальные вопросы энергоэффективности проектного задания для систем теплоснабжения частного жилого дома, его отопления и горячеговодоснабженияоснованных на технологиях использования низкопотенциального тепла окружающей среды с помощью тепловых насосов.
Тепловой насос - это компактная отопительная установка, предназначенная для автономного обогрева и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений. Он переносит тепловую энергию от источника низкопотенциальной тепловой энергии в высокопотенциальную тепловую энергию.
Геотермальные тепловые насосы получили широкое распространение в США, Канаде и странах Европейского Сообщества.
В настоящее время в мире работает свыше 10 млн. тепловых насосов различных мощностей - от нескольких киловатт до сотен МВт. В США более 30 % жилых домов оборудованы тепловыми насосами. Наиболее крупной теплонасосной станцией в мире является Стокгольмская ТНС выходной тепловой мощностью 320 тыс. кВт, работающая на охлаждении воды Балтийского моря. Эта станция расположена на шести причаленных к берегу баржах и использует зимой морскую воду с температурой 4°С, охлаждая ее до 2°С. Себестоимость теплоты этой станции на 20% ниже себестоимости теплоты, получаемой от газовой котельной.
Мировой рынок тепловых насосов достаточно устойчив к конъюнктурным колебаниям и составляет примерно 1 млн. продаж в год. По прогнозам Мирового Энергетического Комитета (МИРЭК) к 2020 г. в передовых странах доля отопления и горячею водоснабжения с помощью тепловых насосов составит 75 %. Такое интенсивное развитие теплонасосной техники обусловлено следующими причинами:
• Значительно меньше расход топлива (нефти, газа, угля и т.п.) на единицу получаемой теплоты по сравнению с традиционными источниками;
• Тепловой насос - экологически чистый источник теплоты; тепловые насосы утилизируют не используемую иными способами рассеянную теплоту естественного (тепловая энергия воды, воздуха, почвы) или техногенного происхождения (теплота промышленных и сточных вод, вентиляционные выбросы и дымовые газы, неиспользуемая теплота технологических процессов);
• Тепловой насос - это единственная машина, производящая теплоту с очень высокой эффективностью;
• Тепловой насос - единственный вид оборудования, позволяющий работать с обратным циклом для кондиционирования помещений [10].
Коэффициент эффективности теплового насоса 1/4, это значит, что потраченный один кВт электроэнергии даст в результате 4 кВт тепловой энергии.
Тепловые насосы можно устанавливать в регионах с умеренным и континентальным климатом. На юге Европейской части России выгодно использовать «воздушные» тепловые насосы, в регионах, где зимняя температура часто опускается ниже -10 °С, целесообразно использовать «грунтовые» тепловые насосы. При наличии проточного незамерзающего водоема или теплых канализационных стоков рационально применять «водяные» тепловые насосы.
Выбор тепловых насосов в качестве источника теплоснабжения целесообразно проводить еще на этапе проектирования объекта.
Системы обогрева на основе тепловых насосов не занимают большого пространства в помещении, имеют аккуратный внешний вид, экологичны и безопасны, так как работают без сжигания топлива и не производят вредных выбросов в атмосферу.
Отсутствует необходимость в закупке, транспортировке, хранении топлива и расходе денежных средств, связанных с этим. Не требует специальной вентиляции помещений, где происходит нагрев воды и теплоносителя. Абсолютно взрыво- и пожаробезопасен. В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют специальных навыков и описаны в инструкции.
Применение тепловых насосов требует значительных капитальных затрат. Современные тепловые насосы применяются для отопления различных объектов. Универсальная конструкция и многофункциональность делают тепловые насосы для отопления популярным оборудованием для обогрева. Тепловые насосы могут применяться для отопления, кондиционирования воздуха, а также для подогрева воды.
Целью магистерской работы является разработка, расчет и обоснование системы отопления и горячего водоснабжения с использованием теплового насоса.
Необходимо подсчитать потери теплоты в помещениях через теплоограждающие конструкции здания, выбрать тип отопительных приборов, нанести на плане первого этажа трубопроводы системы отопления, определить места расположения теплового пункта, подобрать оборудование, составить аксонометрическую схему отопления с нанесением отопительных приборов, запорно-регулировочной арматуры,
расширительного бака и д.р.
Необходимо рассчитать трубопроводы, составить план теплового пункта с размещением основного оборудования, рассчитать технико-экономические показатели системы отопления и горячего водоснабжения и рассмотреть требования по безопасности жизнедеятельности.
1. Проработаны патентные материалы и научно-техническая литература по тепловым насосным установкам, из которых следует, что имеется интерес к улучшению конструкций тепловых насосов, к способам регулирования, способам дистанционного управления. Изучены основные виды ТНУ, способы их реализации, основные параметры.
2. Произведен анализ по расчетам тепловой нагрузки для
индивидуального жилого дома.
3. Предложена схема подключения теплового насоса, схема
отопления «Теплый пол». Обоснованаэнергоэффективность по проведенным гидравлическим расчетамсистемы отопления и горячего водоснабжения.
4. Приведены детальные инженерные расчетыпо аппаратам:
испаритель, конденсатор, грунтовый коллектор.
5. Подобран: тип хладагента и его эксплуатационные режимные параметры, компрессор, марки насосов для линии с пропилен гликолем, системы отопления и ГВС.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
