Исследование работы теплового насоса, использующего теплоту грунта и канализационных стоков, в системе горячего водоснабжения - Статья

Регулятор, встроенный в тепловой насос, настроен для работы в системе горячего водоснабжения таким образом, что он автоматически включает компрессор теплового насоса при температуре поступающей в конденсатор воды ниже 26 ОС, а при поступлении из бака воды с более высокой температурой компрессор автоматически отключается. Таким образом, если баки-накопители настолько заполнены горячей водой, что в самой холодной точке бака температура превышает 26 ОС, то тепловой насос работать не будет. Это сделано для того, чтобы датчик температуры встроенного в тепловой насос регулятора мог уловить момент, когда в конденсатор начнет поступать вода с температурой ниже 26 ОС, чтобы тепловой насос мог вовремя включиться. Температура холодной воды, поступающей на подогрев в конденсатор теплового насоса, изменяется в интервале от 1 до 26 ОС, в то время как температура подогретой воды должна находиться в более узком диапазоне допустимых температур 50-55 ОС. Через несколько секунд, после того как температура подогретой воды достигнет 50 ОС, автоматически и постепенно открывается регулятор температуры прямого действия 1 1, и расход подогреваемой воды увеличивается, в то время как ее температура остается все время на уровне 50-55 ОС.Технические решения обеспечения теплом системы горячего водоснабжения жилого дома от теплового насоса, использующего низкопотенциальную энергию канализационных стоков этого дома и грунта, расположенного под ним, в том виде, как они реализованы в общежитии аспирантов КИЕВЗНИИЭП, продемонстрировали работоспособность экспериментальной установки и ее эффективность. Сточно-гликолевые теплообменники, общая длина которых в экспериментальной системе была ограничена 8 м, используя этот потенциал далеко не в полной мере, обеспечили около половины тепловой мощности теплового насоса. Величина удельного теплового потока от поверхности сточно-гликолевого теплообменника, выполненного из стальной нержавеющей трубы диаметром 100 мм, отнесенная к одному метру его длины, находится в интервале значений 0,53-1,16 КВТ/м, а коэффициент теплопередачи в процессе исследований колебался в диапазоне 125-211 Вт/(м2.К). Величина удельного теплового потока из грунта, отнесенная к площади той части подвала здания, в которой пробурены скважины, находится в диапазоне значений 39-86 Вт/м2. Совместная работа [2] сточно-гликолевого и грунтового теплообменников в едином гликолевом контуре циркуляции, работающем безостановочно, предотвращает переохлаждение грунта, который при неработающем компрессоре теплового насоса прогревается теплотой стоков, способствуя более эффективной выработке тепловой энергии.

1. Технические решения обеспечения теплом системы горячего водоснабжения жилого дома от теплового насоса, использующего низкопотенциальную энергию канализационных стоков этого дома и грунта, расположенного под ним, в том виде, как они реализованы в общежитии аспирантов КИЕВЗНИИЭП, продемонстрировали работоспособность экспериментальной установки и ее эффективность.

2. Температура сточной жидкости, которую обычно сливают в канализацию, достигает зимой 31 ОС, и ее тепловой потенциал можно использовать. Сточно-гликолевые теплообменники, общая длина которых в экспериментальной системе была ограничена 8 м, используя этот потенциал далеко не в полной мере, обеспечили около половины тепловой мощности теплового насоса.

3. Величина удельного теплового потока от поверхности сточно-гликолевого теплообменника, выполненного из стальной нержавеющей трубы диаметром 100 мм, отнесенная к одному метру его длины, находится в интервале значений 0,53-1,16 КВТ/м, а коэффициент теплопередачи в процессе исследований колебался в диапазоне 125-211 Вт/(м2.К).

4. Удельная тепловая мощность расположенного в подвале дома грунтового теплообменника, отнесенная к погонному метру скважин глубиной 3 м с U-образными полиэтиленовыми трубками диаметром 16x2 мм, находится в интервале 24-52 Вт/м. Величина удельного теплового потока из грунта, отнесенная к площади той части подвала здания, в которой пробурены скважины, находится в диапазоне значений 39-86 Вт/м2.

5. Тепловой насос работал со средней величиной коэффициента преобразования 3,5.

6. Совместная работа [2] сточно-гликолевого и грунтового теплообменников в едином гликолевом контуре циркуляции, работающем безостановочно, предотвращает переохлаждение грунта, который при неработающем компрессоре теплового насоса прогревается теплотой стоков, способствуя более эффективной выработке тепловой энергии.

7. При работе теплового насоса в течение 20 ч в сутки температура этиленгликоля понижается до минимального значения -1 ОС. Среднее значение температуры охлажденного этиленгликоля 5-И-8 ОС.

8. Время выхода установки на стационарный температурный режим - от 2,5 до 4 ч от начала работы теплового насоса.

9. Максимальная температура воды, подогретой в конденсаторе теплового насоса, 57 ОС; среднее значение - 51 ОС.

10. Изменения температуры наружного воздуха в период проведения исследований в интервале значений от 28 до -15 ОС не оказали заметного влияния на величину теплового потока от грунта, расположенного под пятном здания.

11. Для обеспечения полностью автономного и независимого от тепловой сети горячего водоснабжения общежития аспирантов КИЕВЗНИИЭП необходимо дополнительно установить тепловой насос тепловой мощностью 20 КВТ и увеличить протяженность сточно-гликолевых теплообменников до 26 м.

12. Научная информация, полученная в результате исследования экспериментальной установки, достаточна для того, чтобы на ее основе проектировать и строить здания с тепловыми насосами, эффективно использующими энергию канализационных стоков и грунта.

1. Гершкович В.Ф. От простого погодного регулятора до нулевого теплопотребления. Этапы модернизации теплоснабжения жилого дома // Энергосбережение в зданиях. 2006. № 2.

2. Гершкович В. Ф. Неожиданный подарок от экспериментальной теплонасосной системы. Этапы модернизации теплоснабжения жилого дома // Энергосбережение в зданиях. 2006. № 4.

Размещено на .ru