ВВЕДЕНИЕ 8
1 СОСТОЯНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ 11
1.1 Природно-климатическая характеристика области 11
1.2 Возможность использования в энергетике Челябинской области
возобновляемых источников энергии 11
2 ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ - ТЕОРИЯ, КОНСТРУКЦИЯ, ОСОБЕННОСТИ
2.1 Теория и конструкции ТН 17
2.2 Основные элементы конструкции 26
2.3 Схемы подключения ТН 27
2.4 Опыт использования ТН в России и за рубежом 28
2.4.1 Опыт Швеции 28
2.4.2 Опыт Г ермании 29
2.4.3 Опыт США 29
2.4.5 Опыт Японии 30
2.4.6 Опыт СССР и России 31
3 ВЫБОР ИСТОЧНИКА НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ И ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ТНУ
3.1 Классификация источников низкопотенциальной энергии 37
3.2 Выбор типа ТНУ 38
3.2.1 Воздушные теплообменники 38
3.2.2 Водяные теплообменники 39
3.2.3Грунтовые теплообменники 40
3.3 Оценка низкопотенциальной тепловой энергии земли на Южном
Урале 41
4 РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
4.1 Характеристика объекта теплоснабжения 44
4.2 Расчет теплопотерь объекта 45
4.3.1 Выбор компрессора 47
4.3.2 Расчет испарителя 47
4.3.3 Расчет конденсатора 51
4.3.4 Расчет горизонтального зонда 53
4.3.5 Расчет вертикального U-образного зонда 54
5 СПОСОБЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООБМЕНА 56
5.1 Турбулизация потока 57
5.2 Изменение конструкции теплообменного аппарата 59
6 ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Как можно заметить из таблицы 3 доля возобновляемых источников энергии в общей структуре в нашей стране составляет всего 0,69%. Этот показатель является очень низким на фоне общемировой структуры. В первую очередь это связано с низкой развитостью этого направления в нашей стране. Лишь в последние годы возобновляемые источники энергии начали привлекать к себе внимание, по большей части, из-за своих экономических и экологических эффектов. После 2000 года из-за ухудшения экологической обстановки, уменьшения природных ресурсов и других не менее важных факторов, стало очевидно, что необходимо развивать альтернативные источники, вырабатывающие энергию. В нашей стране возобновляемым источникам энергии тяжело бороться с традиционными видами энергоресурсов.
Для России возобновляемая энергетика представляет наибольший интерес как средство освоения пространства и территориального развития. Причем наиболее перспективной областью применения ВИЭ являются изолированные и удаленные энергорайоны.
Львиную долю в стране занимает производство энергии на нужды теплоснабжения, это связано с особенностями климата. Так, например, в Челябинской области отопительный период в среднем составляет 218 суток. При этом температура холодных пятидневок за последние 50 лет составляет -34оС. Затраты на теплоснабжение колоссальны. В нашем регионе зачастую применяется централизованное теплоснабжение от крупных объектов: ТЭЦ-1, ТЭЦ-2, ТЭЦ-3 в г. Челябинске, Троицкая ГРЭС, Южноуральская ГРЭС. Данные источники производства тепловой и электрической энергии являются основными загрязнителями окружающего воздуха. Помимо экологического эффекта, существует и экономический. Тарифы на тепловую энергию повышаются ежегодно. На данный момент тариф на 1 Гкал тепловой энергии составляет 1443,29 рублей, к 2020 году увеличится до
1536,15 рублей [39].
Что уже говорить о населенных пунктах, которые находятся вдалеке от крупных городов. Там тарифы на тепловую энергию еще выше. Это связано с применением объектов малой энергетики, а также с отсутствием конкуренции.
С развитием возобновляемых источников энергии, появляются новые пути решения этих вопросов. В некоторых отдаленных населенных пунктах появляется возможность применять «чистую энергетику». Речь идет о тепловых насосах. Тепловой насос призван заменить традиционные способы производства тепловой энергии [11].
По результатам проведенного исследования были выполнены следующие задачи:
1 Сделан обзор потенциала возобновляемой энергетики для Челябинской области
2 Обоснована возможность использования теплонасосных установок в системах отопления на примере рассмотрения опыта зарубежных стран и применения ТНУ в России
3 Подобран тепловой насос для системы отопления для объекта детскоспортивного клуба
4 Рассчтаны элементы теплонасосной установки, были выбраны пластинчатые теплообменники фирмы Ридан в качестве теплообменника-испарителя и теплообменника-конденсатора. Был подобран компрессор фирмы Bitzer
5 Обоснованы мероприятия по повышению эффективности отбора тепловой энергии.
6 Рассмотрены способы интенсификации теплообмена, а именно турбулизация поток с применением турбулизаторов-завихрителей.
В конце работы произведен расчет экономической эффективности использования теплого насоса в системе отопления детского спортивного комплекса, произведена оценка затрат за отопительный период и выявлена экономия.
