Размещено на http://www.allbest.ru/

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет технологий управления и гуманитаризации

Кафедра ЮНЕСКО «Энергосбережение и возобновляемые источники энергии»

Расчетно-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

«Разработка системы обеспечения климата частного жилого дома с использованием теплового насоса»

Специальность 1- 36 20 01 «Низкотемпературная техника»

Специализация 1- 36 20 01 01 «Холодильные машины и установки»

Студент-дипломник группы 108071-11 Н.О. Лабкович

Руководитель и консультант: Н.П. Жук

ст. преподаватель

Консультанты: по разделу «Охрана труда» В.А. Калиниченко

к.т.н., доц.

по разделу «Экономика» Е.А. Милаш

Минск 2016



РЕФЕРАТ

ТЕПЛОВОЙ НАСОС ДЛЯ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ, ТИП ГЛИКОЛЬ-ВОДА, ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО.

Объектом исследования являются теплонасосные установки для отопления дома.

Предмет исследования является разработка системы отопления дома и ГВС с использованием теплонасосной установки типа «Гликоль-Вода»

Цель дипломного проекта разработать рабочий вариант системы отопления с автоматизации для частного дома.

В процессе работы выполнены расчеты нагрузок на тепловой насос и разработаны схемы обеспечения теплом жилого дома.

Элементами теоретической значимости полученных результатов является возможность применения данных расчетов и наработок для проектирования подобных систем отопления для других зданий и сооружений с теплонасосными установками.

Областью возможного практического применения является внедрение данного проекта в отопление частного дом.

Студент-дипломник подтверждает, что приведенный в дипломном проекте расчетно-аналитический материал объективно отражает состояние разрабатываемого объекта, все заимствованные из литературных и других источников теоретические и методологические положения и концепции сопровождаются ссылками на их авторов.



Ведомость объема дипломного проекта

№ строки	Формат	Обозначение	Наименование	Кол.	Примечание
1
2 1			Документация общая
3
4	А4	ДП-108071-11/10-2016-01	Задание по дипломному проектированию	1	Microsoft Office Word 2007 0,04МБ
5	А4	ДП-108071-11/10-2016-01	Расчетно-пояснительная записка		Microsoft Office Word 2007 1,63МБ
6	А1	ДП-108071-11/10-2016-01	Общий вид дома	1	Kompas V15.2 0,096МБ
7	А1	ДП-108071-11/10-2016-02	Принципиальная схема отопления с помощью теплового насоса	1	Kompas V15.2 0,165МБ
8	А1	ДП-108071-11/10-2016-03	План земляного коллектора	1	Kompas V15.2 0,104МБ
9	А1	ДП-108071-11/10-2016-04	Разводка теплого пола	1	Kompas V15.2 0,143МБ
10	А1	ДП-108071-11/10-2016-05	Разводка трубопровода отопления по дому	1	Kompas V15.2 0,095МБ
11	А1	ДП-108071-11/10-2016-06	Схема подсобного помещения	1	Kompas V15.2 0,109МБ
12	А1	ДП-108071-11/10-2016-07	Автоматизация процессов	1	Kompas V15.2 0,228МБ
13	А1	ДП-108071-11/10-2016-08	Монтажный чертеж пластинчатого теплообменника	1	Kompas V15.2 0,124МБ
14
15
16
17
18
19
					ДП-10871-11/10-2016-РПЗ
Изм.	Лист	№ докум.	Подпись	Дата
Разраб.	Лабкович			Ведомость объема дипломного проекта	Лит.	Лист	Листов
Провер..	Жук					У		1	1
Т. контр.	Климович				1-36 20 01 БНТУ, г. Минск
Н. контр.	Жук
Утв.	Баштовой



Оглавление

• Введение
• 1. СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
• 1.1 Описание строительной части
• 1.2 Обоснование системы теплоснабжения
• 1.3 Описание принципа работы системы
• 2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ
• 3. ПРИНЦИП РАБОТЫ ТЕПЛОВОГО НАСОСА
• Достоинства тепловых насосов
• 4. ИСТОЧНИКИ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
• 5. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
• 5.1 Расчет теплопотерь
• 5.2 Расчет и подбор холодильного оборудования
• 5.3 Расчет трубопроводов
• 6. АВТОМАТИЗАЦИЯ
• 7. ЭКОНОМИКА: ВНЕДРЕНИЕ ТЕПЛОВОГО НАСОСА
• 8. ОХРАНА ТРУДА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТЕПЛОВОГО НАСОСА
• Заключение
• Список использованной литературы


Введение

При помощи холодильной машины тепло переносится к источнику, температура которого значительно выше окружающей среды. Это тепло можно использовать, например, для отопления. В этом случае холодильную машину принято называть тепловым насосом.

В 1744 М.В. Ломоносов написал свою работу «Размышления о причине теплоты и холода». Однако до настоящего времени использование тепловых насосов в нашей стране находится на недостаточно высоком уровне.

В европейских странах тепловые насосы применяют для отопления частных и многоэтажных жилых домов, производственных помещений. В Республике Беларусь внедрение этой технологии в системы отопления и горячего водоснабжения перспективна при поддержке государства, привлечении бизнеса и проработке концептуальных решений.

Наработка качественных конструктивных решений по размещению и монтажу тепловых насосов в жилых домах частного сектора, позволяет доступнее донести информацию до потребителя о возможности использования современных технологий.

Актуальность дипломного проекта заключается в том, что внедрение тепловых насосов для бивалентного отопления дома повышает энергоэффективность здания и экономит денежные средства.

Основные задачи, решаемые в дипломном проекте:

1. Рассмотреть систему теплоснабжения частного дома;

2. Ознакомиться с историй развития тепловых насосов;

3. Отразить принципы работы тепловых насосов;

4. Проанализировать источники низкопотенциальной тепловой энергии;

5. Провести расчет системы теплоснабжения частного дома;

6. Проанализировать нагрузку на циркуляционные насосы;

7. Автоматизировать систему отопления;

8. Показать преимущество внедрения теплового насоса;

9. Разработать мероприятия по охране труда.

Дипломный проект базируется:

· На основе предыдущих курсовых работ и проектов;

· На основе консультаций с преподавателями в данной сфере;

· На основе консультаций со специалистами предприятий;

· На основе полученного опыта за годы обучения.



1. СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

1.1 Описание строительной части

Данная дипломная работа посвящена частному дому, в котором нужно сделать отопление и горячим водоснабжение. По началу был выбран вариант газового котла, цена прокладки газа до дома заставила задуматься над его целесообразностью и был сделан выбор в пользу теплового насоса. Участок, на котором распологается строение, находится в Минской области в Узденском районе.

Здания и сооружения, которые расположены на участке, это дом 6Х12Х3 метра и пристройка к дому 3Х4,5 метра. Проживание людей в доме планируется круглогодичное от 2 до 5 человек.

1.2 Обоснование системы теплоснабжения

Система теплоснабжения дома предполагает бивалентность это значит, что в период пока мощности теплового насоса хватает он будет покрывать своей теплопроизводительностью все потери теплоты. Как только его мощности перестанет хватать, можно догреватья с помощью камина с водяным контуром повышая как температуру теплоносителя, так и температуру воздуха в помещении напрямую через контакт воздуха с пламенем и обеспечивать тем самым комфортные условия проживания.

В качестве теплоносителя используется раствор пропилен гликоля 40% (60% воды) его плотность при 20?С 1035 кг/м3. Этот раствор не замерзнет до -30?С. При крупной поломке при низких температурах в отсутствие людей систему не порвет, и она после небольшого ремонта сможет функционировать дальше.

Основной элемент теплового насоса - герметичный спиральный компрессор (наименее шумный), работающий на R134a. Данный фреон выбран по принципу наименьшего перепада давлений рабочих температур, что безусловно влияет на продолжительность срока службы компрессора. Также один из основных элементов установки -- терморегулирующий вентиль (ТРВ). ТРВ выбран электронный для обеспечения перегрева на уровне 6?С, это в свою очередь повышает эффективность компрессора по сравнению с обычным ТРВ, которое обеспечивает перегрев в 10?С.

Обогреваются только основные помещения, к ним относятся: спальня, гостиная совмещенная с кухней и ванная комната. Спальня с гостиной отапливаются с помощью фанкойлов с вентиляторами, что обеспечивает больший теплосъем с меньшей поверхности и с меньшим перепадом температур между теплоносителем и окружающим воздухом. Для корректной работы в подающей магистрали хватит температуры на уровне 35-40?С. Невысокая температура теплоносителя для отопления позволяет не высоко поднимать температуру конденсации. Ванная комната отапливается за счет теплого пола, это обеспечивает комфортное нахождение в ванной и избавляет от возможного отсыревания пола и появления на нем плесени.

Конденсатор в виде утепленного бака со змеевиком заданной площади для обеспечения конденсации фреона внутри бака при заданной температуре. Также у меня есть в системе предконденсатор он отбирает избыток высокопотенциального тепла (не конденсирую) и направляет его в бойлер для нагрева воды для ГВС.

Испаритель - пластинчатый теплообменник через который циркулирует гликоль, который отбирает тепло от грунта через грунтовой коллектор.

Для повышения эффективности работы системы в нее встроен переохладитель жидкого фреона за счет части гликоля, который вышел из испарителя.



1.3 Описание принципа работы системы

По решению хозяев дома о начале отопительного сезона они включают контроллер, который управляет компрессором и запускает его. Забирая пары хладагента, из испарителя и сжимая их повышая как давление, так и температуру, компрессор выдавливает хладагент в конденсатор, пройдя по ходу через предконденсатор фреон отдает избыток теплоты воде через промежуточный контур теплоносителя и не сконденсировавшись попадают в конденсатор. В нем они конденсируются и отдают основную теплоту теплоносителю повышая его температуру, а уже из бака-конденсатора циркуляционными насосами теплоноситель разгоняется по системе отопления. Затем жидкий фреон проходит через переохладитель, значительно понижая свою температуру и повышая эффективность установки, попадает на вход в электронный ТРВ пройдя через который значительно снижает свое давление, затем он поступает в конденсатор где он испаряется, забирая тепло от грунтового коллектора и цикл замыкается.

2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

Историю создания тепловых насосов принято исчислять с 1852г., с того момента, когда выдающийся британский физик и инженер Уильям Томсон (лорд Кельвин) предложил практическую теплонасосную систему, которую назвал «умножителем тепла». Однако, любым практическим решениям и опытным образцам всегда предшествуют глубокие теоретические труды и долгие практические опыты. Поэтому, некоторые современные исследователи считают 1824г. - годом возникновения холодильной машины, когда 28-летний французский физик, основоположник термодинамики, Сади Карно (Carnot 1796 -1832) сформулировал принципа работы теплового насоса. Учитывая, что принцип устройства теплового насоса идентичен холодильнику, то историю возникновения теплового насоса правильней исчислять с попыток человечества получить искусственно холод, как практическим трудом, так и теоретическими исследованиями.

Еще за тысячу лет до нашей эры мудрые китайцы собирали в морозную погоду лед с рек и озер и заполняли им погреба (создавая ямы-ледники), а летом там сохраняли продукты. Таким нехитрым способом, имевший место быть еще несколько десятилетий назад на Руси, пользовались многие другие древние цивилизации, например, греки и римляне.

Широко применяемое в настоящее время испарительное охлаждение, в основе которого лежит принцип PDEC (passive downdraught evaporative cooling) -- пассивного испарительного охлаждения с естественной тягой, возникло в Египте еще 2500г. до нашей эры, что запечатлено на фресковой живописи (рабы обмахивающие кувшины с водой). Этот же способ охлаждения воды описывал древнегреческий философ Протагор (5V до н.э.).

До начала 16 века человечество так и не сдвинулось с места в попытка понижение температуры, кроме как с помощью испарения. В начале 16 века появились первые попытки охлаждения воды с помощь специальных солей (эндотермическая реакция - реакция с поглощением теплоты). Della Porta (1589 г.), Фрэнсис Бэкон (Francis Bacon), Accademia del Climento во Флоренции (1657), Робертом Бойлем (Robert Boyle, 1662) и Philippe Lahire - неполный список исследователей, пытавшихся охладить воду и снег различными солями. Роберт Бойль (1672-1691) был одним из первых ученых, которые систематически проводили исследования в области получения холода.

Открытие того, что вода в вакууме испаряется при низких температурах, сделанное англичанином Робертом Бойлем и немецким физиком Отто фон Герике (Guericke) в конце XVII в., считают началом разработки холодильных машин.

Немалый научный вклад в получение низких температур внес русский академик М.В. Ломоносов (1711 - 1765), написавший в 1744 г. свою работу «Размышления о причине теплоты и холода». Использование концепции механико-химического охлаждения с помощью хладагентов началось в 1748 году. Появление термометра впервые позволило наглядно увидеть эффект охлаждения. Так, академик Г.В. Рихман (G.Richmann) из Санкт-Петербургской Академии наук опубликовал свои опыты по холоду.

В 1755 году известный хирург и терапевт, профессор медицины университета Глазго Уильям Каллен (Dr. William Cullen, Glasgow, Scotland) сконструировал хитроумную установку, в которой эфир, испаряясь, в виде газа переходил в другую емкость, где, конденсируясь при комнатной температуре, отдавал в атмосферу отобранное в холодильной камере тепло. Именно вакуум позволил Каллену понизить температуру кипения диэтилового эфира ниже комнатной. Так был сконструирован аппарат, показавший на практике возможность постоянной генерации холода в циклическом процессе. На основе этой технологии работает большинство современных бытовых холодильников.

В 1805 г. американец Оливер Эванс (Oliver Evans)(1755-1819) был, очевидно, первым, кто точно описал замкнутый испарительно-компрессионный цикл охлаждения. Инженер - изобретатель, известный своими разработками в области совершенствования паровых двигателей, спроектировал охлаждающую установку, основанную на эффекте, продемонстрированном Калленом. Хладагентом в установке должен был быть диэтиловый эфир. Проект простой и эффективно работающей холодильной машины предлагал использовать замкнутый, позволяющий легко управлять процессом, компрессионный цикл: компрессор сжимает под давлением пары хладагента, повышая этим его температуру кипения и позволяя сконденсироваться в охлаждаемом воздухом конденсаторе; из конденсатора через регулировочный вентиль хладагент попадает в вакуум-испаритель, где он закипает и испаряется, отбирая затрачиваемое на это тепло в окружающей среде, и вновь втягивается компрессором в конденсатор. Таким образом, разницу давлений в испарителе и конденсаторе и, соответственно, температуру охлаждения, достигаемую в испарителе (а она зависит от глубины вакуума), можно регулировать, всего лишь открывая или закрывая регулировочный вентиль. Свою установку Эванс так и не построил.

Одновременно с разработкой компрессионных установок, где успехи были очевидны, шли разработки и альтернативных методов получения холода.

В 1810 г. англичанину Джону Лесли (John Leslie) (1766 - 1872), профессору математики Эдинбургского университета (Шотландия), удалось получить первый искусственный лёд, по технологии основанной на процессе абсорбции (поглощения) сернистого газа водой. Достоинством данного процесса является то, что в процессе отсутствовали движущиеся части, а в качестве источника энергии использовался обогрев с помощью, обычной тогда, угольной топки. Это было важным фактором в ХIХ веке, когда уровень развития техники затруднял создание достаточно мощных и компактных компрессоров, необходимых для работы холодильной установки компрессионного типа. Несмотря на это, первое работающее холодильное устройство абсорбционного типа было создано спустя сорок лет в 1850 г.

В 1824 г. вышла первая и единственная работа Николя Леонарда Сади Карно (Nicolas Lеonard Sadi Carnot) (1796--1832) -- великого французского физика и математика-- «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу». Эта работа считается основополагающей в термодинамике. В ней был произведен анализ существующих в то время паровых машин, и были выведены условия, при которых КПД достигает максимального значения (в паровых машинах того времени КПД не превышал 2%). Помимо этого, там же были введены основные понятия термодинамики: идеальная тепловая машина, идеальный цикл (Цикл Карно), обратимость и необратимость термодинамических процессов.

И вот в 1834 г. свершилось - искусственное производство льда из мифа превратилось в реальность - в США получен первый патент на технологию искусственного охлаждения. Имя разработчика и патентообладателя механической установки для производства искусственного льда - Джейкоб Перкинс (Jacob Perkins) (1766-1844). Компрессионный механизм, работавший на диэтиловом эфире, является прообразом современных компрессорных холодильных машин. Машина Перкинса содержала сосуд, где при низком давлении и температуре кипел этиловый эфир. Теплота для кипения эфира забиралась у охлаждаемой среды через стенки сосуда. Пары эфира компрессор сжимал и направлял в змеевик. При сжатии паров температура их повышалась. При охлаждении в змеевике пары эфира конденсировались и после дросселирования (а это сопровождалось снижением давления и температуры) в жидком состоянии эфир опять направлялся в сосуд. Машина содержала все основные элементы современных холодильных машин. Так был получен первый искусственный лед, с помощью которого еще долгое время удовлетворялись потребности в холоде. Так одна из первых установок круглогодичного кондиционирования воздуха была смонтирована в 1834 г. в здании английского парламента. Она была предназначена для охлаждения воздуха в помещении путем разбрызгивания воды, охлаждаемой льдом.

В том же 1834 г. француз Жан Шарль Атаназ Пельтье (Jean Charlies Athanase Peltier) открыл обратный термоэлектрический эффект, т.е. обнаружил, что при пропуске электрического тока через спай разнородных металлов выделяется или поглощается теплота. Позже, уже в ХХ веке выяснилось, что аналогичный процесс идет на спае полупроводников, причем гораздо интенсивнее, чем на металлах. В дальнейшем открытие «эффекта Пельтье» было применено в производстве термоэлектрических кондиционеров, которые сегодня успешно используются на подводных лодках и самолетах. Этот эффект также широко применяется и в автомобильных холодильниках. Устройства называют «элементами Пельтье», причем работают такие устройства и в обратном цикле (генерируют электричества при перемещении сквозь них тепловой энергии.

В 1846 году французские инженеры Фердинанд Карре (Ferdinand Carre) (1824-1900) и его брат Эдмонд Карре (Edmond Carre) изобретают цикл работы абсорбционной машины для промышленного производства льдаи сконструировали охлаждающую машину, работающую по принципу сжатия и расширения воздуха (патент США 8080 от 1851 года). Это охлаждающее устройство работало на водно-аммиачной смеси. В 1850 г.- Эдмонд Карре разрабатывает абсорбционную холодильную машину. Установка по производству льда была запатентована в 1860 году. В 1862 году на Всемирной выставке в Лондоне Ф.Карре представил свою машину, производившую до 200 кг льда в час. Эти первые образцы холодильных машин были очень громоздки и дорогостоящи, а используемые в них хладагенты (эфир, аммиак, сернистый газ) и образующаяся при растворении в воде сернистая кислота - ядовиты, едки, либо огнеопасны. Всё это тормозило практическое применение холодильных установок, хотя в 1866 г. уже было налажено их коммерческое производство.

В 1852 г. лорд Кельвин, сэр Уильям Томсон (Sir William Thomson, Lord Kelvin) разработал концепцию работы теплового насоса, открыл совместно с Джеймсом Прескоттом Джоулем (James Prescott Joule) эффект охлаждения газа при адиабатическом расширении. «Эффект Джоуля-Томсона» - изменение температуры газа в результате медленного протекания под действием постоянного перепада давления сквозь дроссель - местное препятствие потоку газа (капилляр, вентиль или пористую перегородку, расположенную в трубе на пути потока). Течение газа сквозь дроссель (дросселирование) должно происходить без теплообмена газа с окружающей средой, т.е. адиабатически. Опытным путем было установлено, что при медленном стационарном адиабатическом протекании газа через пористую перегородку его температура изменяется. Также лорд Кельвин развил термодинамическую теорию термодинамических явлений и предсказал явление переноса тепла электрическим током («термоэлектрический эффект Томсона»).

На рисунке 2.1 представлена схема ТН типа Томсона, как видно, предложенный Томсоном тепловой насос использует в качестве рабочего тела воздух. Окружающий воздух засасывается через отверстие 1 в цилиндр 2, расширяется и от этого охлаждается, а затем проходит через теплообменник 3, где нагревается наружным воздухом. После сжатия с помощью паровой машины 5 через шатун 4 до атмосферного давления воздух из цилиндра 6 поступает в обогреваемое помещение 7, будучи нагретым, до температуры выше окружающей. Есть предположения о том, что фактически реализована подобная машина была в Швейцарии. Томсон заявил, что его тепловой насос способен давать необходимое тепло при использовании только 3% энергии, затрачиваемой на прямое отопление.



Рис. 2.1 Тепловой насос Томсона

Как уже упоминалось ранее с этого момента развитие холодильной и теплонасосной техники развивалось параллельно и человечество использовало компрессионную машину, как для создания холода, так и тепла. Мы же сосредоточимся на ключевых открытиях и достижениях особенно важных в области создания тепла теплонасосными установками или как еще говорят «перекачки тепла» тепловыми насосами.

В 1855г. австрийским инженером Петером Риттер фон Риттингером (Peter Ritter von Rittinger) (1811--1872) был спроектирован и установлен первый известный тепловой насос. Риттингер детализировал и усовершенствовал концепцию теплового насоса, предложенную лордом Кельвином. В 2005г. на 8-ой Конференции Международного Энергетического Агентства по тепловым насосам (International Energy Agency Heat Pump Conference) проходящей в Лас-Вегасе была учреждена Международная Премия Петера Риттер фон Риттингера -- высшая награда в области кондиционирования воздуха, тепловых насосов и холодильников (медаль с изображением Петера Риттера фон Риттингера). Эта награда подчеркивает выдающийся вклад в развитие международного сотрудничества в области исследований, разработки политики и применения энергоэффективных технологий перекачки тепла. Она присуждается раз в три года на Международной конференции. Лауреатами 2005г. стали доктор Бернард Мпайнер, доктор Кацухико Нарита, г-н С. Нанс Ловворн, исследовательская группа GEMINI, г-н Уэйн Р. Риди, в 2008г. на 9-ой конференции МЭА HP , которая проходила 20-22 мая 2008 года в Цюрихе (Швейцария) стали профессор Королевского Института Технологий (Стокгольм, Швеция) Эрик Гренрид (Prof. Eric Granryd), профессор Университета Иллинойс (США) Предраг Хнджак (Prof. Predrag S. Hrnjak) и доктор наук Джеральд Грофф (M. Sc. Gerald C. Groff). Следующая конференция, посвященная ТН состоится в июне 2011г. в Японии в г.Токио.

В1873г. немецкий инженер-изобретатель Карл фон Линде (Karl von Linde) (1842-1934) - профессором механики в техническом колледже в Мюнхене (Германия) строит в Мюнхене первую компрессионную холодильную машину на аммиаке. В 1876 году Карл фон-Линде изобрел первый стационарный холодильник, работающий на аммиаке. Линде отличался от пионеров раннего «коммерческого» охлаждения тем, что решал проблему охлаждения только с теоретических позиций. Один из историков в области холодильной техники сказал о Линде: «…он одновременно и ученый, и профессор, и инженер, и производственник - редко, когда все эти качества присущи одному человеку».

В 1912г. в Цюрихе (Швейцария) швейцарским инженером мексиканского происхождения Генрихом Золи (Heinrich Zoelly) (1862-1937) известным исследователем в области паровых машин и газотурбинных установок был получен патент на технологию геотермальных тепловых насосов, т.е. на идею извлечения тепла из грунта.

Среди теоретических работ российских ученых видное место занимал геофизик и метеоролог профессор Михельсон В.А. (1860 -1927), который в 1920 году разработал подобный проект парокомпрессионной установки с аккумулированием солнечного тепла в грунте.

Было множество попыток создать станцию с использованием теплового насоса. Первую теплонасосную установку (ТНУ) для отопления своего дома построил в 1927 году в Шотландии собрал английский инженер Д. Холдейн. В качестве ТН была использована холодильная машина с электроприводом в 5 кВт. В установке имелось два испарителя. Один испаритель был установлен вне помещения и потреблял теплоту наружного воздуха, а другой испаритель был погружен в бак с проточной водой, установленный внутри помещения. Оба испарителя (в зависимости от температуры наружного воздуха) могли работать как самостоятельно, так и параллельно. Вода для отопительной системы нагревалась в конденсаторе до 37,8°С, поэтому необходимо было увеличить поверхность нагревательных приборов. Для повышения температуры воды, идущей на хозяйственные нужды, до 55°С Холдейн использовал электронагреватели. Летом ТНУ работала только ночью, запасая теплую воду для хозяйственных нужд в специальном резервуаре и одновременно вырабатывая лед. Коэффициент преобразования первой в мире ТНУ достигал 2,3. В 1930г. Холдейн детально испытал и подробно описал схему и принцип работы своего теплового насоса, а также результаты наблюдений.

В 1926г. - группа исследователей во главе с Томасом Мидгли приступает к разработке нетоксичных и негорючих хладагентов, призванных заменить аммиак. В 1928г. - изобретен хладагент CFC (Chlorofluorocarbon) в лабораториях General Motors Research Lab. командой химиков в составе: Томаса Мидгли, Альберта Хенна и Роберта Макнари. В 1930г. Томасом Мидгли запатентован (патент под № 1833847 от 24 ноября 1931 года) и анонсирован хладагент под торговой маркой “Фреон” (фреон-12). Вещество было практически нетоксичным, негорючим и не вызывающим коррозии. Кроме того, оно обладало множеством весьма привлекательных свойств, одним из которых были простота и дешевизна производства, которые быстро возвели его в ранг «газа столетия».

В 30-х годах XX века после того, как в Англии была создана первая установка, предназначенная для отопления и горячего водоснабжения с использованием тепла окружающего воздуха, теплонасосные установки получили своё дальнейшее развитие. Это привело к началу работы в США и созданию там нескольких демонстрационных установок. Одной из старейших ТН систем можно считать здание Объединенной штаб-квартиры освещения в New Haven, штат Connecticut, которая работает, начиная с 1930 года.

В начале 30-х годов в США была сооружена вторая ТНУ. Она отапливала и кондиционировала воздух 13-этажного административного здания Южно-Калифорнийской компании Ќэдисонџ объемом 107 тыс. м3. ТНУ состояла из четырех компрессоров с электроприводами мощностью по 147 кВт каждый. Хладагентом служил хлорметан. Летом установка охлаждала здание, а зимой - отапливала. При очень морозных днях система догревалась электронагревателями.

В дальнейшем опытные ТНУ стали сооружать не только в Англии и США, но и в Швейцарии, Франции и Италии. В Швейцарии ТНУ широко применялись уже к концу 30-х годов. Этому способствовало наличие обильных водных ресурсов, которые позволили вырабатывать дешевую электроэнергию без топливных затрат. Теплопроизводительностью ТНУ были довольно большие. Например, в 1937 г. в Цюрихе в здании ратуши была сооружена система отопления с ТНУ теплопроизводительностью 175 кВт.

В 1939 г. в Цюрихе, впервые в Швейцарии, была введена в эксплуатацию теплонасосная установка типа «вода-вода» промышленного назначения, которая обеспечивала отопление ратуши водой 60С при мощности 175 кВт. В ней использовались тепло речной воды, ротационный компрессор и хладагент, имелась система аккумулирования тепла с электронагревателем для покрытия пиковой нагрузки. В летние месяцы установка работала на охлаждение. В период с 1939 по 1945 года было создано ещё 9 подобных установок, с целью сокращения потребления угля в стране. Некоторые из них успешно проработали более 30 лет.

Первый английский тепловой насос типа «вода-вода» для крупного здания объемом 14200 м3 был установлен в Норвиче. Источник низкопотенциального тепла - речная вода. Температура воды подаваемой в систему отопления 50°С. Хладагентом была двуокись серы, коэффициент преобразования (КОП, СОР) около 3. Был использован бывший в употреблении компрессор выпуска 1926 г. с ременной передачей от электромотора постоянного тока. В зависимости от наружных и внутренних условий потреблялась мощность 40-80 кВт.

В истории чаще упоминается другая теплонасосная установка, смонтированная в Англии на набережной Темзы в Лондоне, в концертном зале "Ройял фестивал холл"(рис.3). Эта установка также была экспериментальной, предназначенной для отопления зимой и охлаждения летом, ее тепловая мощность 2,7 МВт. Фактическая пиковая тепловая нагрузка для здания была значительно преувеличена. Источник тепла -- вода в Темзе, температура подаваемой в систему отопления воды - 71° С. В режиме охлаждения подавалась вода с температурой 4° С. Приводной двигатель "Rolls-Royce Merlin" переведенный на городской газ, мощностью 522 кВт. Центробежный компрессор был создан из турбонагнетателя воздуха в двигатель. Тепло от конденсатора теплового насоса дополнялось поступлением тепла от системы охлаждения газового двигателя (здесь, по-видимому, и был основной просчет). В качестве хладагента применен R12, что также сыграло большую роль в достижении коэффициента преобразования (COP) 5,1 и коэффициент первичной энергии (КПЭ) установки приближался к 1,5. Установка оказалась неэкономичной, частично из-за повышенных эксплуатационных расходов, но в основном из-за излишеств при проектировании. Капиталовложения составили 103200$(в ценах 1953 г.), тогда как при правильном выборе нагрузок они составили бы 52500$.



Таблица 2.1- Характеристики первых тепловых насосов в Англии и Швейцарии

Год	Место нахождения	Назначение	Тепловая мощность, кВт	Источник тепла, (НПИТ)	Примечание
1	2	3	4	5	6
1938	Цюрих (Швейцария)	Отопление ратуши водой	175	Речная вода	Компрессор N=81,4 кВт, tв = 60С
1939	Цюрих	Кондиционирование воздуха	58	воздух	tв = 40С
1941	Цюрих	Плавательный бассейн	1500	Речная и сточная вода	tв = 23-45С
1941	Скекборн (Швейцария)	Технологическое тепло на фабрике искусственного шелка	1950	Вода из озера	tв = 70С
1941	Ландкард (Швейцария)	Сушка на бумажной фабрике	122	Воздух
1942	Цюрих	Отопление	7000	Речная вода	tв = 70С
1943	Цюрих	Отопление	1750	Речная вода	tв = 50С
1943	Шоненвер (Швейцария)	Кондиционирование воздуха на обувной фабрике	250
1944	Ларгенталь (Швейцария)	Нагрев в пивоваренном заводе	140	Вода из ферментационного подвала	tв = 45С
1945	Лугано (Швейцария)	Отопление		Вода из озера
1945	Норвич (Англия)	Крупное здание электрослужбы.Вода .	140	Речная вода	Объем здания V=14200м3, tв = 50С
1949	Концертный зал Ройял фестивал Холл (г. Лондон)	Отопление водой	2700	Вода из Темзы	Компрессор - центробежный. Двигатель “Rolls-Royce”хладагент R-12, tв = 71С
1950	Норвич (Англия)	Отопление дома, вода	3,74	Подземный теплообменник на глубине 1 м	Автор Самнер, вода подается в медные трубы, уложенные в бетонный пол
1954		Холодильник-нагреватель (нагретая вода аккумулируется в баке V=136 м3)	0,7-1,3	Воздух	Автор Ферранти, охлаждение кладовой до t=11С, компр. N=400 Вт.
1961	Наффилд-Колледж (Оксфорд, Англия)	Вода	150	Сточные воды	компрессор N=31кВт

Один из первых успешно работающих домашних тепловых насосов установил в своем доме Самнер - конструктор описанной выше установки в Норвиче. Одноэтажный дом имел хорошую теплоизоляцию и полностью отапливался тепловым насосом. Сначала, в первые годы эксплуатации, источником тепла был воздух, а затем позднее - подземный теплообменник, использовавший тепло грунта на глубине около 1 м. В комнаты тепло поступало по медным трубкам, вмонтированным в бетонный пол. Коэффициент преобразования составляет 2.8, и установка нормально работала до конца 80-х годов.

Реализатором идеи грунтовых (земляных) геотермальных тепловых насосов, которые получили в дальнейшем реальное практическое применение особенно для северных стран, считается изобретатель-энтузиаст Роберт Вебер (Robert C. Webber) (1824-- 1896). В середине 40-х годов ХХ столетия Вебер случайно прикоснулся к горячей трубе на выходе с морозильной камеры и понял, что тепло просто выбрасывается наружу. Изобретатель задумался над тем, как использовать это тепло, и решил поместить трубу в бойлер для нагрева воды. В результате Вебер обеспечил свою семью таким количеством горячей воды, которое они физически не могли использовать, при этом часть тепла от нагретой воды попадала в воздух. Это подтолкнуло его к мысли, что от одного источника тепла можно нагревать и воду, и воздух одновременно, поэтому Вебер усовершенствовал свое изобретение и начал прогонять горячую воду по спирали (через змеевик) и с помощью небольшого вентилятора распространять тепло по дому с целью его отопления. Со временем именно у Вебера появилась идея «выкачивать» тепло из земли, где температура не слишком изменялась в течение года. Он поместил в грунт медные трубы, по которым циркулировал фреон. На сегодняшний день такая технология извлечения тепла с грунта называется непосредственным кипением и считается самой эффективной.

В 50-е годы было выпущено много мелких тепловых насосов домашнего применения. Наиболее примечателен холодильник-нагреватель Ферранти, осуществляющий одновременно охлаждение пищевой кладовой и подачу отведенного тепла при повышенной температуре для нагрева воды. Аккумулятором тепла служил бак на 136 л, нагреваемый зимой мощностью 0.7 кВт и летом в жаркие месяцы мощностью 1.3 кВт. Мощность компрессора 400 Вт, температура кладовки снижается в среднем на 11° С. Интересно, что установка была отнесена к предметам роскоши и на нее произведена наценка на 60%, что отпугнуло возможных покупателей.

Тепловой насос в Наффилд колледже (Оксфорд), который существует и в настоящие дни, хотя и не работает, был запроектирован в 1954 г. Источник тепла - сточные воды с температурой 15-24° С. Привод компрессора от дизеля мощностью 31 кВт, общий КОП составляет около 4. Стоимость тепла, выдаваемая этим тепловым насосом, была выше, по сравнению с теплом от котельной, и ниже, по сравнению с тепловым насосом с электроприводом. Такое соотношение делало эту установку вполне конкурентно способной. В конце 40-х годов в США было установлено, что коммерческий успех будет выше, если производить «агрегированные» установки, полностью собранные на заводе-изготовителе и встроенные в дома. В 1952 г. такие тепловые насосы поступили на рынок в большом количестве. В первый год было выпущено 1000 ТН, в 1954 г. в 2 раза больше, а в 1957 г. -- в 10 раз больше. В 1963 г. было выпущено 76000 ТНУ, причем большинство из них установлено в южных штатах, где требуется летнее охлаждение и отопление зимой. Такие тепловые насосы успешно конкурируют с обычными котлами, дающими только тепло. Проблемы возникли, когда эти установки начали применять в холодных северных штатах и выявился их недостаточный ресурс. За «агрегированными» тепловыми насосами установилась репутация ненадежных устройств. Это привело к прекращению роста выпуска в начале 60-х годов вплоть до 1971 г., когда снова начался их рост. За период застоя производства были разработаны новые, более надежные агрегаты и, что более важно, изготовители помогли инженерам, устанавливающим и наблюдающим за агрегатами, лучше ознакомиться с ними. Было проведено несколько исследований надежности, а в 1974 г. Институт охлаждения и кондиционирования воздуха выдвинул программу аттестации и классификации тепловых насосов по их назначению. Эта работа продолжается в настоящее время. В 60-е годы стоимость электроэнергии в США сильно снизилась, что дало преимущества прямому электроотоплению в ущерб тепловым насосам, спрос на которые упал и в связи с ненадежностью. Энергетический кризис в 1973 г. положил начало новому периоду быстрого роста интереса к тепловым насосам. В 1976 г. было продано 300 тыс. агрегатов, а их полное число в США превышает 2 млн. Производство тепловых насосов в США между 1954 и 1978 гг. I - ранний период роста; II - период переоценки; III - период быстрого роста. В начале 80-х интерес к тепловым насосам растет как никогда. В Европе, Японии и США выпускают установки для теплоснабжения квартир, общественных зданий и промышленных процессов. Международное энергетическое агентство (МЭА) и Европейское экономическое сообщество (ЕАС) выдвинули крупные проекты развития тепловых насосов с демонстрацией усовершенствованных конструкций и способов применения.

Геотермальный тепловой насос был установлен даже в широко известном небоскребе Нью-Йорка The Empire State Building. Самая большая теплонасосная система энергоснабжения в мире установлена в Луисвилли, США.

В середине 70-х во время очередного кризиса, несмотря на низкие цены на энергоносители, появился интерес к энергосбережению. Джим Бозе директор отдела инженерных технологий в государственном университете штата Оклахома. Именно тогда доктор Джим Бозе, сегодня профессор Университета штата Оклахома, случайно наткнулся на старый инженерный текст о концепции тепловых насосов. Доктор Бозе, решив помочь домовладельцу, приспособил тепловой насос для обогрева бассейна. Это положило начало новой эре в области геотермальных систем. В 1980 г. в США работало около 3 млн. теплонасосных установок, в Японии 0,5 млн, в Западной Европе 0,15 млн.

В 1987 г. создана Международная Ассоциации Грунтовых Тепловых Насосов (International Ground Source Heat Pump Association -- IGSHPA). IGSHPA является некоммерческой. Миссия ассоциации продвижение государствами-членами организации технологий грунтовых тепловых насосов (ground source heat pump - GSHP) на местном, государственном, национальном и международном уровнях. Штаб-квартира находится в университетском городке штата Оклахома в Stillwater. IGSHPA реализует демонстрационные установки и проведет геотермальные исследования. Благодаря достижениям IGSHPA в области геотермальной энергетике мировая промышленность получает новейшие технологии и ставит их на пользу всему человечеству. Исполнительным директором IGSHPA является именно доктор Джим Бозе.

В 1993 г. общее количество работающих теплонасосных установок (ТНУ) в развитых странах превысило 12 млн, а ежегодный выпуск составляет более 1 млн.

В 2000г. с США насчитывалось уже более 50 крупных компаний, занимающихся производством тепловых насосов. К 2003 году общее количество ТНУ превысило 25 млн. единиц. Тепловые насосы перестали быть роскошью стали доступны. Разнообразие моделей позволяет как проектировать новые отопительные системы, так и модифицировать старые. Экономия энергоресурсов с лихвой покрывает затраченные средства.

Ежегодно количество производимых теплонасосных установок увеличивается от 30 до 40%, а в некоторых странах до 100%. В 2004г. в Германии продано более 20 тысяч установок, а в Норвегии 48 тысяч установок.

На 2005г. в мире установлено 18 миллионов тепловых насосов, из которых примерно 26% (4,7 миллиона аппаратов) смонтировано в Европе. Около 5,7 миллионами систем в Японии, где теплонасосное оборудование является основным в обеспечении отопления всего жилого фонда. В Соединенных Штатах насчитывается 2,5 миллиона установленных агрегатов, а еще только развивающийся китайский рынок достиг уровня 1 миллиона систем.

По данным недавнего опроса, проведенного одним из крупнейших мировых производителей холодильных компрессоров, общий объем производства тепловых насосов типа «грунт-вода», предназначенных только для отопления взамен отопительных газовых и жидко-топливных котлов, составил в Европе 63 000 в 2006 году, 85 000 в 2007 году и 125 000 в 2008 году.

В настоящее время в Японии уже эксплуатируют более 10 млн. тепловых насосов, в США ежегодно выпускается более 1млн. тепловых насосов, Швеция получает 50% тепловой энергии, используя тепловые насосы.

Массовое производство тепловых насосов налажено практически во всех развитых странах. По прогнозу Мирового энергетического комитета к 2020 г. в передовых странах доля отопления и горячего водоснабжения с помощью тепловых насосов составит 75%.



3. ПРИНЦИП РАБОТЫ ТЕПЛОВОГО НАСОСА

Внутренний контур тепловых насосов состоит из следующих компонентов рисунок 3.1:

· Конденсатор;

· Расширительный вентиль;

· Испаритель;

· Компрессор, работающий от электрической сети.

Рисунок 3.1 - Устройство теплового насоса.

Помимо этого, во внутреннем контуре теплового насоса есть:

· Терморегулятор, который управляет устройством;

· Хладагент, циркулирующий в системе газ с определёнными физическими свойствами и характеристиками.

Хладагент под высоким давлением через капиллярное отверстие попадает в испаритель, где за счёт резкого уменьшения давления происходит процесс испарения. При этом хладагент отбирает тепло у внутренних стенок испарителя, а испаритель в свою очередь отнимает тепло у земляного или водяного контура, за счёт чего он постоянно охлаждается. Компрессор вбирает хладагент из испарителя, сжимает его, за счёт чего температура хладагента резко повышается и выталкивает в конденсатор. Кроме этого, в конденсаторе, нагретый в результате сжатия хладагент отдает тепло отопительному контуру и переходит в жидкое состояние. Процесс повторяется постоянно. Когда температура в доме достигает необходимого уровня, электрическая цепь разрывается терморегулятором и тепловой насос перестает работать. Когда температура в отопительном контуре падает, терморегулятор вновь запускает тепловой насос. Таким образом хладагент в тепловом насосе совершает обратный цикл Карно.

Тепловые насосы перекачивают рассеянную тепловую энергию земли, воды или даже воздуха в относительно высокопотенциальное тепло для отопления объекта. Примерно 75% отопительной энергии можно собрать бесплатно из природы: грунта, воды, воздуха и только 25% энергии необходимо затратить для работы самого теплового насоса. Другими словами, владельцы тепловых насосов экономят 3/4 средств, которые он бы регулярно тратил на дизтопливо, газ или электроэнергию для традиционного отопления. Попросту говоря, тепловой насос с помощью теплообменников собирает тепловую энергию из земли (воды, воздуха) и «переносит» ее в помещение.

Тепловые насосы способны не только отапливать помещения, но и обеспечивать горячее водоснабжение, а также осуществлять кондиционирование воздуха. Но при этом в тепловых насосах должен быть реверсивный клапан, именно он позволяет тепловому насосу работать в обратном режиме.

Достоинства тепловых насосов

Экономичность. Тепловой насос использует введенную в него энергию на голову эффективнее любых котлов, сжигающих топливо. Величина КПД у него много больше единицы. Между собой тепловые насосы сравнивают по особой величине - коэффициенту преобразования тепла (Кпт), среди других его названий встречаются коэффициенты трансформации тепла, мощности, преобразования температур. Он показывает отношение получаемого тепла к затраченной энергии. К примеру, Кпт = 4,5 означает, что, подведя к машине 1 кВт, на выходе мы получим 4,5 кВт тепловой мощности, то есть 3,5 кВт природа предлагает нам безвозмездно;

Повсеместность применения. Источник рассеянного тепла можно обнаружить в любом уголке планеты. Земля и воздух найдутся и на самом заброшенном участке, вдали от газовых магистралей и линий электропередач - везде этот агрегат раздобудет для себя "пищу", чтобы бесперебойно отапливать ваш дом, не завися от капризов погоды, поставщиков дизельного топлива или падения давления газа в сети. Даже отсутствие нужных 2-3 кВт электрической мощности не помеха. Для привода компрессора в некоторых моделях используют дизельные или бензиновые двигатели;

Экологичность. Тепловой насос не только экономит деньги, но и сбережет здоровье обитателям дома и их наследникам. Агрегат не сжигает топливо, значит, не образуются вредные окислы типа CO, СO2, NOх, SO2 , PbO2. Потому вокруг дома на почве нет следов серной, азотистой, фосфорной кислот и бензольных соединений. Да и для планеты применение тепловых насосов - благо. Ведь по большому счету на ТЭЦ сокращается расход топлива на производство электричества. Применяемые же в тепловых насосах фреоны не содержат хлоруглеродов и озонобезопасны;

Универсальность. Тепловые насосы обладают свойством обратимости (реверсивности). Он "умеет" отбирать тепло из воздуха дома, охлаждая его. Летом избыточную энергию иногда отводят на подогрев бассейна;

Безопасность. Эти агрегаты практически взрыво- и пожаробезопасны. Нет топлива, нет открытого огня, опасных газов или смесей. Взрываться здесь просто нечему, нельзя также угореть или отравиться. Ни одна деталь не нагревается до температур, способных вызвать воспламенение горючих материалов. Остановки агрегата не приводят к его поломкам или замерзанию жидкостей. В сущности, тепловой насос опасен не более чем любой бытовой прибор.

При применении тепловых насосов необходимо помнить, что для всех типов тепловых насосов характерен ряд особенностей:

Во-первых, тепловой насос оправдывает себя только в хорошо утепленном здании, то есть с теплопотерями не более 100 Вт/м2. Чем теплее дом, тем больше выгода;

Во-вторых, чем больше разница температур теплоносителей во входном и выходном контурах, тем меньше коэффициент преобразования тепла (Кпт), то есть меньше экономия электроэнергии. Поэтому более выгодно подключение агрегата к низкотемпературным системам отопления. Прежде всего, имеется в виду обогрев от водяных полов или теплым воздухом, так как в этих случаях теплоноситель по медицинским требованиям не должен быть горячее 35°С.



4. ИСТОЧНИКИ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

Тепловые, энергетические и экономические характеристики тепловых насосов тесно взаимосвязаны с характеристиками источников, из которых насосы берут тепло. Идеальный источник тепла должен давать стабильную высокую температуру в течение отопительного сезона, не быть коррозийным и загрязняющим, иметь благоприятные теплофизические характеристики, не требовать существенных инвестиций и расходов по обслуживанию. В большинстве случаев имеющийся источник тепла является ключевым фактором, определяющим эксплуатационные характеристики теплового насоса.В качестве источников тепла в небольших системах на базе тепловых насосов широко используются наружный и отводимый воздух, почва и подпочвенная вода, для систем большой мощности применяются морская, озерная и речная вода, геотермические источники и грунтовые воды.

Воздух.

Наружный воздух, будучи совершенно бесплатным и общедоступным, является наиболее предпочитаемым источником тепла. Тем не менее тепловые насосы, применяющие именно воздух, имеют фактор сезонной нагрузки (SPF) в среднем ниже на 10-30 % по сравнению с водяными тепловыми насосами. Это объясняется следующими обстоятельствами:

* быстрым снижением мощности и производительности с падением наружной температуры;

* относительно большой разностью температур конденсации и испарения в период минимальных зимних температур, что в целом снижает эффективность процесса;

* энергозатратами на размораживание испарительной батареи и функционирование соответствующих вентиляторов.

В условиях теплого и влажного климата на поверхности испарителя в диапазоне от 0 до 6 °С образуется изморось, что ведет к снижению мощности и производительности теплового насоса. Иней уменьшает площадь свободной поверхности и препятствует прохождению воздуха. Как следствие, снижается температура испарения, что, в свою очередь, способствует нарастанию инея и дальнейшему неуклонному снижению производительности вплоть до возможной полной остановки агрегата вследствие срабатывания контрольного датчика низкого давления, если прежде не будет устранено обледенение.

Размораживание батареи осуществляется путем инверсии охлаждающего цикла или иными, хотя и менее эффективными способами.

Энергопотребление имеет тенденцию к росту. Общий коэффициент производительности СОР сокращается с увеличением частоты размораживания. Применение специальной системы контроля, обеспечивающей размораживание по требованию (т. е. когда оно фактически необходимо), а не периодическое, может существенно повысить общую эффективность.

Еще один источник тепла в жилых и торгово-административных сооружениях - отводимый вентиляционный воздух. Тепловой насос регенерирует тепло из отводимого воздуха и обеспечивает приготовление горячей воды или теплого воздуха для отопления помещений. В этом случае, однако, требуется постоянное вентилирование в течение всего отопительного сезона или даже целого года, если предусмотрено кондиционирование помещений в летний период. Существуют аппараты, в которых конструктивно изначально заложена возможность использования и отводимого вентиляционного, и наружного воздуха. В некоторых случаях тепловые насосы, применяющие отводимый воздух, используются в комбинации с рекуператорами "воздух-воздух".

Воздух как универсальный теплоноситель используется в больших установках круглогодичного кондиционирования. Он обладает низкими значениями коэффициентов теплоотдачи, поэтому для уменьшения поверхности испарителя приходится снижать температуру кипения рабочего тела, вследствие этого уменьшается степень совершенства теплонасосной установки. Данные испытания таких установок, использующих воздух в качестве источника тепла, свидетельствуют о том, что средний коэффициент m за отопительный сезон не превышает 2 - 2,5. В периоды пик, т. е. При эпизодически низких температурах наружного воздуха, включают запасные электронагреватели. Наилучшим методом борьбы с инеем является его автоматическое оттаивание, проводимое периодически.

Вода.

Наиболее целесообразно применение отходов теплой воды промышленных предприятий, в том числе циркуляционной воды тепловых электростанций и др. Кроме того, используют также естественные горячие источники в курортных местностях.

Ввиду больших расходов употребление городской воды неэкономично. Однако водные источники из сравнительно глубоких слоев почвы, имеющие температуру близкую к среднегодовой, обеспечивают более высокий коэффициент преобразования m по сравнению с воздухом.

Подпочвенные воды есть во многих местах, они имеют достаточно стабильную температуру в диапазоне от 4 до 10 °С. Для использования воды, как источника тепла применяются, главным образом, открытые системы: подпочвенная вода откачивается и подается на теплообменник системного агрегата, где у воды отбирается часть содержащегося в ней тепла. Вода, охлажденная таким образом, отводится в сливной колодец или в поверхностные воды. Открытые системы требуют самого тщательного проектирования в целях предотвращения проблем с замерзанием, коррозией и накоплением отложений.

...