Большим недостатком тепловых насосов, работающих на подпочвенных водах, является высокая стоимость работ по монтажу водозабора. Кроме того, следует учитывать требования, порой весьма жесткие, местных администраций в вопросах организации сточных вод.

Речная и озерная вода с теоретической точки зрения представляется весьма привлекательным источником тепла, но имеет один существенный недостаток - чрезвычайно низкую температуру в зимний период (она может приближаться к 0 °С). Если используются вода рек, озер и морей, то в зимний период она может замерзать на стенках испарителя. По этой причине требуется особое внимание при проектировании системы в целях предотвращения замораживания испарителя.

Морская вода представляется в некоторых случаях отличным источником тепла и используется в основном в средних и крупных системах. На глубине от 25 до 50 м морская вода имеет постоянную температуру в диапазоне от 5 до 8 °С. И, как правило, проблем с образованием льда не возникает, поскольку точка замерзания здесь от -2 до -10 °С. Есть возможность использовать как системы прямого расширения, так и системы с рассолом. Важно лишь использовать теплообменники и насосные агрегаты, стойкие к воздействию коррозии, и предотвращать накопление отложений органического характера в водозаборном трубопроводе, теплообменниках, испарителях и пр.

Грунтовым водам свойственна относительно высокая и стабильная в течение года температура. Основные ограничения здесь могут составлять расстояние транспортировки и фактические ресурсы, объем которых может меняться. Примерами возможных источников тепла в данной категории носителей можно считать грунтовые воды на канализационных участках (очистные и прочие водостоки), промышленные водостоки, водостоки участков охлаждения промышленных конденсаторов или производства электроэнергии.

Грунт.

Грунт применяют в качестве естественного источника тепла для зимнего отопления и летнего кондиционирования. Змеевики испарителя закладывают в грунт, причем выгодно используют его зонную аккумулирующую способность. По практическим данным, коэффициент m составляет от 2,2 до 3,2 в зависимости от внешних условий. Величины теплопередачи в грунте главным образом зависят от его влажности.

Тепловые насосы, использующие грунт в качестве источника тепла, применяются для обслуживания жилых и торгово-административных сооружений. Грунт, как и подпочвенные воды, имеет одно преимущество - относительно стабильную в течение года температуру. Тепло отбирается по трубам, уложенным в землю горизонтально или вертикально (спиралеобразно). Могут использоваться:

системы прямого расширения с охлаждающей жидкостью, испаряющейся по мере циркуляции в контуре трубопровода, заглубленного в грунт; отопление тепловой насос

системы с рассольной жидкостью, прокачиваемой по трубопроводу, заглубленному в грунт.

В целом тепловые насосы рассольного типа имеют более низкую производительность по сравнению с агрегатами первого типа в силу происходящего в них "двойного" теплообмена (грунт - рассол, рассол - хладагент) и энергозатрат на обеспечения работы циркуляции рассола, хотя обслуживать такие системы существенно проще.

Тепловая емкость грунта варьируется в зависимости от его влажности и общих климатических условий конкретной местности. В силу производимого отбора тепла во время отопительного сезона его температура понижается.

В условиях холодного климата большая часть энергии извлекается в форме латентного тепла, когда грунт промерзает. В летний период под действием солнца температура грунта вновь поднимается, и появляется возможность вернуться к первоначальным условиям. Действующие по такому принципу тепловые насосы обычно называют геотермическими, что по сути своей неверно, поскольку здесь не задействовано радиогенное тепло земли, содержащееся в глубинных скальных породах.

Геотермическими (скальными) источниками можно пользоваться в регионах, где подпочвенных вод мало или нет совсем. Тогда нужно пробурить колодцы глубиной от 100 до 200 м. В случае если требуется обеспечить высокую тепловую мощность, колодцы бурятся под определенным наклоном таким образом, чтобы добраться и упереться в большой скальный массив. Для таких тепловых насосов также применяется рассольная жидкость и пластмассовый сварной трубопровод, извлекающий тепло из скалы. В некоторых системах скальная порода используется для аккумулирования тепла или охлаждающей энергии. В силу высокой стоимости буровых работ скальные породы для обслуживания жилого сектора применяются довольно редко.



5. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

5.1 Расчет теплопотерь

Дом сделан из профилированного бруса толщиной 180 мм. Утепление стен отсутствует. Утепляются в данном доме только пол и крыша минеральной ватой толщиной в 100 миллиметров. Выбор толщины изоляции обоснован толщиной стропил в 3Х10 сантиметров на крыше и толщиной лаг 10Х10 сантиметров.

Так как отопление бивалентное то тепловой насос рассчитывается на температуру окружающей среды до -15?С

Потери тепла будут через стены, крышу, фронтоны и пол, а также через вентиляцию, двери и окна.

Теплопотери через ограждающие конструкции Q_тп определяют, как сумму теплопотерь (через стены, крышу, полы, фронтоны, двери и окна), вызванных наличием разности температур снаружи ограждения и внутри отапливаемого помещения по формуле:

(5.1)

где k_д -- действительный коэффициент теплопередачи ограждения, определяемый при расчете толщины изоляционного слоя, Вт/(м2К);

F - расчетная площадь поверхностей ограждения, м2;

t_н - расчетная температура воздуха с наружной стороны ограждения, °С;

t_в - расчетная температура воздуха внутри охлаждаемого помещения, °С.

При расчете площади поверхности стен и перегородок длину наружных стен не угловых помещений определяют как расстояние между осями внутренних стен; угловых помещений -- как расстояние от наружной поверхности наружных стен до оси внутренних. Длину внутренних стен определяют как расстояние между внутренней поверхностью наружных стен и осью внутренних, а высоту стен -- как расстояние от уровня чистого пола данного этажа до уровня чистого пола вышележащего этажа или до верха засыпки покрытия. Площадь потолка и пола определяют как произведение длины комнаты на ширину, которые измеряются между осями внутренних стен или от внутренней поверхности наружных стен до оси внутренних.

С достаточной степенью точности все размеры помещений в плане можно определить между координационными осями (т. е. без учета толщины стен). При этом погрешность при определении площади ограждающих конструкций по сравнению с более точным методом, указанным выше, не превысит 5%. Линейные размеры принимают с округлением до 0,1 м, а площадь -- с округлением до 0,1 м2.

При расчете теплопотерь через наружные ограждения температуру наружного воздуха tн принимаем равной -15°С

Теплопотери при вентиляции.

Теплопотери от наружного воздуха при вентиляции рассчитывают по формуле:

(5.2)

где - массовый расход вентиляционного воздуха, кг/с;

- удельные энтальпии наружного воздуха и воздуха в камере кДж/кг.

Массовый расход вентиляционного воздуха, определяется исходя из СНиП 41-01 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» из приложения Н. Расход воздуха в моем случае на одного человека оставляет 30м3/час. При переводе в нужную величину и умножив на 5 проживающих мы получим расход равный 0,0547 кг/сек. Энтальпии мы определили по i-d диаграмме и они составили 50 и -13 кДж соответственно.

Теплопотери через каждый элемент дома и от вентиляции при температуре воздуха на улице в отопительный период равной -15°С и температуре воздуха в помещении равной 24°С занесем в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Теплопотери

Теплопритоки через:	Q Вт
Стены	3511
Окна	672
Двери	144
Крышу	2433
Фронтоны	653
Пол	1171
Вентиляцию	3446
Суммарный	12030

На расчетную суммарную тепловую нагрузку и подбираем компрессор.

5.2 Расчет и подбор холодильного оборудования

Построение цикла работы теплового насоса представлено на рисунке 5.1. Температура кипения 0°С, конденсации 50°С. Перегрев 6°С, переохлаждение 30°С. Установка работает на фреоне R134a.



Рисунок 5.1 - Цикл работы теплового насоса

Подобран спиральный компрессор компании Copeland. У них есть линейка компрессоров, предназначенных специально для тепловых насосов. Компрессор однофазный.

Марка компрессора ZH38K4E-PFZ. Характеристики компрессора приведены на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 - Характеристики компрессора.

На рисунке 5.3 видно, что компрессор работает в самом оптимальном режиме и колебания температур ему не страшны.



Рисунок 5.3 - Рабочие диапазоны работы компрессора.

Конденсатор представляет собой бак аккумулятор со змеевиком внутри из алюминиевой трубки заданной площади. Необходимую площадь трубки определяем по формуле:

(5.3)

где k -- действительный коэффициент теплопередачи алюминиевой трубки, Вт/(м2К);

tв - расчетная температура газообразного фреона внутри алюминиевой трубки, °С;

tн - расчетная температура воды в баке, °С;

Q - количество тепла которое отдает фреон проходя через конденсатор, кВт.

Производитель конденсатора коэффициент теплопередачи установил в пределах 1,35-1,45 Вт/(м2К), в своих расчетах принят коэффициент теплопередачи на уровне 1,4 Вт/(м2К). Площадь теплообмена в данном случае составит 1,73 м2, что вписывается в площадь теплообмена выбранной мною буферной емкости рисунок 5.4.

Рисунок 5.4 - Буферная емкость для системы отопления.

Буферная емкость от производителя S-TANK (совместное предприятие предпринимателей из Великобритании, Эстонии и Беларуси расположенное под минском) серии SS HP-300 обладает площадью конденсации равной 1,85 м2. Объем данной емкости составляет 300 литров, максимальная температура в баке 85°С, максимальное давление в баке 6 бар, максимальное давление в теплообменнике 18 бар (давление конденсации в рассматриваемом пр оекте находится на уровне 12-13 бар).

Испаритель подобран в лицензионной программе по подбору теплообменников Alfa Laval на предприятии УП «Ламинар». Выбор остановился на пластинчатом паяном теплообменнике CB 51 с 6 пластинами, потери давления на нем составляют 37 кПа (рисунок 5.5).



Рисунок 5.5 - Пластинчатый теплообменник CB 51.

Переохладитель ввыбран таким же образом. Он представляет из себя также паяный пластинчатый теплообменник CB 52 с 3 пластинами. Перепад на данном теплообменнике составляет 5 кПа (рисунок 5.6).

Рисунок 5.6 - Пластинчатый теплообменник CB 52.

Предконденсатор выбран таким же методом, но учитывалась повышенная вибрация и выбор пал на разборный пластинчатый теплообменник так как из-за высокой вибрации высока вероятность поломки, а паяные теплообменники ремонту не подлежат. Выбор остановили на теплообменнике Alfa Laval M6FD DN60 c 4 пластинами и перепадом давления в 18 кПа (рисунок 5.7). Данный теплообменник подобран таким образом, чтобы избежать преждевременной конденсации паров хладагента, но забрать максимум полезного тепла охладив его с 80°С (температуры на выходе фреона из компрессора) до 55°С.

Рисунок 5.7 - Разборный пластинчатый теплообменник Alfa Laval M6FD DN60

Отделитель жидкости устанавливают для устранения вероятности попадания жидкого хладагента в компрессор. Так как у меня перегрев невысок то вероятность попадания жидкого хладагента в компрессор высока. Отделители жидкости подбирают по значению внутреннего диаметра, определяемого по формуле:

, (5.4)

где G_д - действительный массовый расход хладагента в компрессоре, кг/с;

х_вс - удельный объем всасываемого в компрессор пара, м3/кг;

[щ] - допустимая скорость движения пара в отделителе жидкости, [щ] = 0,5 м/с.

Диаметр отделителя жидкости ровняется:

D_ож=

Из типоразмерного ряда подобран отделитель жидкости, диаметр которого не меньше расчетного. Отделитель жидкости, для компрессора ZH38K4E-PFZ, подобрали марки Becool, модель BC-AS-1,5-12S диаметром 102 мм и объемом 1,5 литра (рисунок 5.8).

Рисунок 5.8 - Отделитель жидкости Becool.

ТРВ - расширительный вентиль ETS с шаговым двигателем. Данный ТРВ подбирается по расходу. На мой расход в 53,8 г/с подходит ETS 25 (рисунок 5.9).

Клапаны типа ETS представляют собой электроприводные расширительные клапаны (в качестве привода используется шаговый электродвигатель) предназначенные для точной подачи жидкого хладагента в испарители холодильных установок.

Клапаны полностью сбалансированы, обеспечивают реверсивный поток и плотное закрытие в обоих направлениях.

Рисунок 5.9 - Расширительный моторный вентиль.

Фанкойлы.

В системе отопления они выполняют одну из главных ролей. Правильно подобранные и грамотно установленные фанкойлы будут хорошо обогревать дом. Так как температура на улице может опускаться намного ниже чем принята в расчетах, выбраны фанкойлы с запасом по мощности обогрева. Выбор остановлен на фирме-производителе фанкойлов DencoHappel. Для обеспечения перекрытия всех теплопотерь выбрана модель 2 с мощностью нагрева, при температуре воздуха в помещении 20°С и перепаде температур 50/30°С, 6.2 кВт (рисунок 5.10). Таких фанкойлов в доме будет установлено 3 еденицы.



Рисунок 5.10 - Фанкойлы с двухтрубной системой без электрообогрева.

Для удачного размещения на стенке был выбран вариант 7 рисунок 5.11.

Рисунок 5.11 - Варианты компоновки фанкойлов.

5.3 Расчет трубопроводов

Длинна фреонопровода составляет 10 метров 5 метров жидкостной линии и 5 метров газовой линии. Местные сопротивления на фреонопроводе: задвижки, повороты обратные клапаны.

Произведем расчет трубопровода с расчетом диаметров труб и перепадов давления. Ниже представлена методика расчета потерь и диаметров трубопровода исходя из производительности компрессора. Результаты расчетов сведены в таблице 5.2.

Площадь поперечного сечения трубы:

(5.5)

где V - объёмный расход жидкости, м3/с;

w - средняя скорость в сечении, м/с.

Массовый расход G определяется по следующей формуле (и одинаков для характерных участков трубопровода):

(5.6)

Объемный расход:

, (5.7)

где - плотность фреона при данной температуре, кг/м³.

Разность энтальпий определяется по диаграмме при построении цикла холодильной машины и соответствует удельной холодопроизводительности.

Внутренний диаметр круглой трубы можно рассчитать по формуле:

, (5.8)

После определения диаметра выбирают величину приблизительно равную величине полученной расчётом.

При движении по системе любой среды происходят потери давления: на трение о стенки трубы и в местных сопротивлениях (повороты, задвижки, ответвления, перемена сечения трубопроводов и т.д.).

Потери давления на трение:

(5.9)

где лтр - коэффициент трения (безразмерная величина), значение которого зависит от шероховатости трубы и режима течения, который в свою очередь, характеризуется числом Re (число Рейнольдса);

(5.10)

где м - динамическая вязкость жидкости, Пас;

с·щ2/2 - динамическое (скоростное) давление, Па.

l - длинна рассчитываемого участка трубопровода.

Коэффициент трения:

(5.11)

где к - шероховатость труб, значения которой принимают: для новых гладких труб из латуни и меди к=0,000001 м; для новых стальных труб к=0,00006 м, а после нескольких лет эксплуатации к=0,0002 м, для стальных труб в рассольных системах к=0,0005 м. Потери давления в местных сопротивлениях, определяют по формуле:



(5.12)

где ом - коэффициент местного сопротивления;

с·щ2/2 - динамическое (скоростное) давление потока, Па.

Полная потеря давления на участке трубопровода:

(5.13)

Таблица 5.2 - Трубопровод теплового насоса

	Всасывающий	Нагнетательный	Жидкостной
Диаметр трубопровода м	0,025	0,01	0,01
Потери давления Па	22686	331185	25375
Суммарные потери давления Па			379247

Расчет грунтового коллектора

Грунтовой коллектор, этот вид теплообменника не является самым лучшим вариантом по энергоэффективности, так как температура кипения ниже чем у водяного, но у него есть и свои плюсы. Основным его преимуществом является то, что ты не подвязан к колебаниям уровня воды. Еще одним важным требованием является экологическая составляющая, которая тут не такая серьезная как с водяным теплообменником.

Под поверхностным грунтовым источником тепла понимают верхний слой земли глубиной до 2 м. Извлечение тепла производится с помощью теплообменника, который укладывается на незастроенном участке вблизи отапливаемого здания. Тепло грунта, важное для отбора тепла, представляет собой аккумулированную солнечную энергию, которая поступает в грунт при прямой инсоляции, путем теплопередачи из воздуха и с осадками. Эти факторы служат также источником энергии для быстрой регенерации захоложенного грунта после отопительного периода. Перетекающее из нижних слоев наверх тепло имеет величину лишь от 0,05 до 0,12 Вт/мІ и может пренебрегаться как источник тепла для верхних слоев. Пригодное к использованию количество теплоты и, таким образом, размер требуемого участка сильно зависят от термофизических свойств грунта и от энергии инсоляции, т. е. от климатических условий. Такие термические свойства, как объемная теплоемкость и теплопроводность, сильно зависят от состава и структуры грунта. Определяющими факторами здесь, прежде всего, являются доля воды, доли минеральных компонентов типа кварца или полевого шпата, а также доля и размеры заполненных воздухом пор. Упрощенно можно сказать, что аккумулирующие свойства и теплопроводность тем больше, чем больше почва обогащена водой, чем выше доля минеральных компонентов и чем меньше доля пор. Отбираемая тепловая мощность для грунта зависит от качества почвы и лежит между 10 и 40 Вт/мІ при шаге укладки между 0,6 и 1,0 м и глубине укладки от 1,2 до 1,5 м. Для использования грунта в качестве источника тепла в грунт укладываются пластмассовые змеевики (грунтовые коллекторы), в которых циркулирует среда-теплоноситель. Смесь переносит отбираемое у грунта тепло к тепловому насосу. Используемая среда-теплоноситель должна обеспечивать достаточную стойкость к замораживанию. Кроме того, при возможной негерметичности не должна возникать угроза для грунтовых вод. Этим свойством обладает антифриз на основе этиленгликоля. Он был специально разработан для переноса тепла и защиты от мороза и коррозии в установках с тепловыми насосами.

Отбираемая тепловая мощность:

для сухого несвязанного грунта qE = 10-15 Вт/мІ

для влажного связанного грунта qE = 15-20 Вт/мІ

для очень влажного связанного грунта qE = 20-25 Вт/мІ

для насыщенного водой грунта qE = 25-30 Вт/мІ

для водоносного грунта qE = 30-40 Вт/мІ

Из теплопотребления дома и структуры грунта получается площадь земельного участка. Требуемая площадь определяется по охлаждающей способности Q₀ теплового насоса. Охлаждающая способность теплового насоса является разностью отопительной мощности Q_к и потребляемой мощностью P.

, (5.14)

Тепловой насос имеет при температуре источника тепла 0 °C и температуре в подающем трубопроводе системы отопления +50 °C отопительную мощность 12,1 кВт, холодопроизводительность 9,4 кВт и потребляемую мощность 2,7 кВт. Площадь под грунтовой коллектор определяется по формуле:

, (5.15)

При удельной отбираемой тепловой мощности qE порядка 15 Вт/мІ получается площадь земли:

м²;

Минимально необходимая длинна труб в коллекторе определяется по формуле:

(5.16)

где H - шаг между трубами.

При шаге между трубами 0,75 м, получается следующая длина трубы:

;

что соответствует пяти трубным контурам длиной по 100 м.

Укладка труб.

Пластмассовые трубы укладываются на глубине от 1,2 до 1,5 м в виде нескольких контуров. Шаг укладки зависит от структуры почвы и должен составлять величину от 0,6 м до 1,0 м, чтобы образующиеся радиусы льда не смыкались, и дождевая вода могла инфильтровать. Укладка труб при новом строительстве может осуществляться в ходе проведения необходимых земляных работ.

Потери напора.

Чтобы определить потери напора в коллекторе нужно знать расход воды в коллекторе. Для определения расхода воды воспользуемся формулой:

, (5.17)

где G - это расход гликоля в кг/с,

Q - холодопроизводительность в кВт,

с - теплоемкость гликоля в кДж/кг°С,

t - перепад температуры гликоля на входе и выходе из испорителя в °С.

Холодопроизводительность данной установки 9,4 кВт. Теплоемкость 3,72 кДж/кг°С. Перепад температур 5 °С. Расход при данных условиях равняется 0,42 кг/с, или 1,512 м3/час, или 0,00042 м3/с.

Потеря напора, связанная с преодолением сил трения при течении жидкости в трубе, определяется уравнением:

(5.18)

Где L - длина трубопровода, м;

D - внутренний диаметр трубы, м;

- плотность жидкости, кг/м3;

w - средняя объемная скорость, м/сек, определяемая по расходу Q, м3/сек:



(5.19)

л - коэффициент гидравлического трения, безразмерная величина, характеризующая соотношение сил трения и инерции, и именно ее определение и есть предмет гидравлического расчета трубопровода. Коэффициент трения зависит от режима течения, и для ламинарного и турбулентного потока определяется по-разному.

Скорость течения жидкости равняется 1,34 м/с. Найдем число Рейнольдса для определения гидравлического сопротивления:

, (5.20)

где - скорость потока жидкости, м/с;

D - внутренний диаметр трубы, то есть диаметр потока жидкости, м;

н - кинематическая вязкость.

Данные по кинематической вязкости рассчитаны и сведены в таблицы. Для данных расчетов эта величина равняется . Внутренний диаметр трубы равняется 0,02 м.

Подставив значения, мы получаем:

Течение турбулентное. Коэффициент трения также очень точно определяется классическим уравнением Блязиуса:

(5.21)

Коэффициент трения равняется:

.

При длине трубопровода в 220 метров (берется длина самого длинного участка трубопровода) потери давления в трубопроводе равняются 323,6 кПа. Это соответствует потере напора на 33 метр.

Для грунтового коллектора выбран насос Grundfos CMЕ3-9 с напором 37,8 метров и расходом 1.51 м3/час.

По таким же формулам рассчитаем потире напора в системе отопления дома и подберем необходимый насос. Также зададимся расходом в 1,5 м³/час (необходимый расход для корректной работы фанкойлов 1 м³/час, берем расход с запасом так как в более холодные периоды система отопления не справится).

Потери напора на 70 метрах трубопровода составят 10 метров.

Подбираем насос Grundfos TPE40-190/2S c напором 14 метров.

В системе теплый пол длинна трубопровода составляет 140 метров. На этой длине трубопровода и с расходом в 1,5 м³/час потери напора составляют 17 метров. Для данной системы подобран насос Grundfos CMЕ3-7 с напором в 20 метров при расходе 1,5 м³/час.

В остальных двух теплообменниках потери напора в каждом контуре не превышают 2 метров, поэтому туда мы устанавливаем два небольших насоса Grundfos UPS25-40 c напором в 4 метра.



6. АВТОМАТИЗАЦИЯ

Данная система отопления состоит из множества элементов, которые взаимодействуют между собой и управлять данной системой без должной автоматики не представляется возможным. Автоматизировать и защитить можно все, но это очень дорого, тогда как если не автоматизировать и не защитить от перегрузок свою систему, то она может сломаться и выйти из строя и за восстановление системы можно заплатить гораздо больше. Подойдя рационально к этому вопросу, мы получили следующую автоматику.

После подачи питания на контроллер компрессора запускаются три циркуляционных насоса (грунтового коллектора, переохладителя и предконденсатора) и открывается соленоид затем если реле протока после испарителя показывает, что проток есть, включается компрессор. Компрессор работает по датчику температуры в конденсаторе, достигая там температуры в 45 градусов компрессор отключается. Также компрессор могут отключить реле низкого и реле высокого давления, настроенные соответственно на 14 бар и 2,5 бара, реле протока после испарителя, датчик температуры обмоток электродвигателя. Реле протока на переохладителе и предконденсаторе показывают только состояние работы двигателей (есть проток или нет протока) по ним можно определить работает или нет насосы.

Система отопления. После подачи питания на контроллер системы отопления он сразу анализирует какая температура в баке и выводит ее на экран. Если температура выше 35°С насос включается. По фанкойлам всегда циркулирует гликоль, но если температура в помещении ниже чем установленная на фанкойле в нем включается вентилятор, и начинает гонять воздух улучшая теплообмен и нагревая помещение. Если температура в помещении или температура гликоля вас не устраевает, то можно распалить камин. Как только температура в камине повышается реле температуры подает питание на два соленоида (один нормально открыт, второй нормально закрыт), и они срабатывают, открывая проток гликолю через водяной контур камина тем самым повышая свою температуру. Если насос не работает но температура гликоля в камине повысилась также открываются соленоиды и запускается насос.

Теплый пол. Автоматика теплого пола может работать по холодильным контроллерам. Если температура пола упала ниже заданной одна пара контактов (замкнутых на пуск компрессора) размыкается, а другая замыкается, так вот через ту которая замкнулась мы пускаем напряжение еще на один контроллер который проверяет температуру в баке и если там температура выше 35 градусов то контакты у него замкнуты на пуск компрессора и питание пошло на насос если там температура ниже 35 градусов, то контакты разомкнуты и даже при условии что пол холодный насос не запустится. Также там стоит трехходовой клапан на подаче дабы избежать попадания очень горячей воды в систему теплого пола чтобы небыли дискомфорта.

Контроллер системы отопления настроен на пуск насоса при температуре вше 35°С в баке. Контроллер теплого пола настроен на пуск насоса при температуре пола ниже 25°С и выключении насоса при достижении температуры в 35°С. Насос не включится если температура в баке ниже 30°С.



7. ЭКОНОМИКА: ВНЕДРЕНИЕ ТЕПЛОВОГО НАСОСА

На основании предыдущих расчетов заполним таблицу 7.1

	Базовый вариант Газовый котел	Вариант модернизации Тепловой насос
Расход газа, м3/час.	1	-
Мощность теплового Насоса, кВт.	-	2,7
Стоимость природного газа для данных условий рублей за м3	3738	-
Тариф на электричество для данных условий рублей за кВт?час	-	1009
Q ГДж/год	60,75	60,75
Расход газа в м3/год	1350	-
Расход эл. энергии кВт?час в год	-	3645

7.1 Исходные данные

Все тарифы брались с официального сайта http://www.tarify.by// в разделе «Тарифы для населения»

Стоимость годового использования (издержки) газового котла рассчитываются:

(7.1)

где Ц_пр.г. - стоимость природного газа;

V - расход газа за отопительный сезон.

Издержки по использованию газового котла:

Стоимость годового использования (издержки) теплового насоса рассчитываются:

(7.2)

где W_тн - расход электроэнергии за отопительный период;

Т_ээ - тариф на электроэнергию.

Издержки по использованию теплового насоса:

Экономия в год рассчитывается как разница между издержками:

(7.3)

Экономия в год:

Исходя из таблицы сравнений, мы видим, что использование теплового насоса выгоднее чем использование газового котла для отопления.

Для определения срока окупаемости нужно сравнить еще и капитальные затраты чтобы убедиться, что это действительно выгодно.

Период окупаемости Тп определяется как отношение разницы капитальных вложений к разнице издержек (ДК/ДИ), где ДК это капитальные затраты, которые определяются как разница между капитальными затратами на установку теплового насоса и капитальными затратами на установку газового котла К_тн-К_гк. Среднерыночная стоимость газового котла на сегодняшний день составляет около 35 млн. руб. Стоимость теплового насоса составляет около 60 млн. руб. Оборудование для отопления в обоих случаях одинаковое поэтому брать стоимость приборов отопления для сравнения мы не будем.

ДК=60 000 000 - 35 000 000=25 000 000 руб.

Период окупаемости в данном случае будет:

Тп=25 000 000/1 368 495=18,3 года.

Видно, что в данном случае период окупаемости очень высок и нет особой разницы что ставить для отопления квартиры, так как все ломается и тепловой насос может попросту не окупиться.

В рассматриваемом случае газ к дому не подведен. Прокладка газа до дома с учетом проекта по вводу в дом составляет 120 млн. руб. И тут уже наглядно видно, что использовать газовое отопления для дома не целесообразно и оно не конкурентно способно по сравнению с тепловым насосом.

Если газ будет проведен по улице, то завезти газ в дом: проект стоит от 10 до 20 миллионов рублей. Установить газовый котел или же установить тепловой насос по стоимости буду примерно одинаковы. Если газ в доме присутствует, то ставить тепловой насос будет экономически не целесообразно.



8. ОХРАНА ТРУДА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТЕПЛОВОГО НАСОСА

Обеспечивается технически исправное состояние теплового насоса. Производится, ежеквартальное техническое обслуживание и ежемесячная проверка уровня хладагента в ресивере и масла в компрессоре. Нормальные параметры работы теплового насоса записаны в журнале и раз в месяц сверяются с реальными для выявления неполадок. В журнал, который ведет хозяин дома вносятся все существенные манипуляции, которые проводились с тепловым насосом (заправка фреоном, замена фильтров, и т.д.)

Обслуживают установку лица имеющие соответствующую квалификацию по профессии (специальности), прошедшие в установленном порядке обучение, стажировку, инструктаж и проверку знаний по вопросам охраны труда. Рабочие, допущенные к эксплуатации холодильной установки, знают:

возможное воздействие вредных и (или) опасных производственных факторов;

устройство и принцип действия обслуживаемой холодильной установки;

схемы и натурное размещение трубопроводов холодильной системы;

характеристики и свойства холодильного агента;

требования локальных нормативных правовых актов, регламентирующих безопасную эксплуатацию холодильных установок;

порядок заполнения и опорожнения холодильных установок холодильным агентом;

порядок и приемы действия в аварийных ситуациях;

правила пользования средствами индивидуальной защиты, инструментом и приспособлениями.

В помещении где установлен тепловой насос на видном месте вывешены:

принципиальные технологические схемы трубопроводов с размещением на них холодильного и технологического оборудования с пронумерованной запорной арматурой, нанесением мест размещения контрольно-измерительных приборов и автоматики;

планы размещения холодильного и технологического оборудования, трубопроводов и запорной арматуры;

график технического обслуживания и ремонта оборудования холодильных установок;

телефоны лиц, ответственных за эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт холодильных установок, скорой медицинской помощи, органов и подразделений по чрезвычайным ситуациям, аварийно-спасательных служб и других специальных подразделений, которые должны быть немедленно извещены об аварии или пожаре;

указатели местонахождения аптечки первой медицинской помощи и средств индивидуальной защиты.

Машинное отделение достаточных размеров, чтобы все части оборудования холодильных установок были легкодоступными и находились на достаточном расстоянии для того, чтобы надлежащим образом обеспечивать уход за ним и эксплуатацию. Двери в данном помещении хорошо подогнаны и открываются в сторону выхода. Полы в данном помещении ровные, несгораемые, не подвергающиеся быстрому износу, маслоустойчивые и нескользящие. Освещение отвечает требованиям технических нормативных правовых актов и обеспечивает их достаточной освещенностью для безопасного выполнения работ. Также помещение оснащено вентиляцией в соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 12.4.021-75.

При эксплуатации теплового насоса выполняются требования, обеспечивающие снижение воздействия на людей вредных и (или) опасных производственных факторов:

повышенной или пониженной температуры поверхности установоки;

повышенного давления холодильного агента в аппаратах и трубопроводах;

повышенного уровня шума;

повышенного уровня вибрации;

замыкания электрических цепей через тело человека;

недостаточной освещенности рабочих зон.

Материалы, применяемые для конструирования, сварки и пайки систем, соответствуют требованиям химического, механического и температурного воздействия на них. Материал, толщина стенок, предел прочности, пластичность, коррозийная стойкость, формовка и методы испытаний труб соответствуют используемому холодильному агенту, хладоносителю и давлению, механическому и температурному напряжениям, предусмотренным рабочими условиями. При выполнении монтажных работ холодильных установок соблюдаются требования технических кодексов установившейся практики "Технологическое оборудование. Правила монтажа и испытаний" (ТКП 45-3.05-166-2009 (02250) и "Технологические трубопроводы. Правила монтажа и испытаний" (ТКП 45-3.05-167-2009 (02250), утвержденных приказом Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь от 29 декабря 2009 г. № 441 "Об утверждении и введении в действие технических нормативных правовых актов в строительстве", других нормативных правовых актов, технических нормативных правовых актов, проектной документации.

Тепловой насос выбирается на основании теплотехнических и гидравлических расчетов в соответствии с требованиями технических нормативных правовых актов, проектной документацией. При эксплуатации холодильных установок соблюдаются требования Правил устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов, утвержденных постановлением Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь от 21 марта 2007 г. № 20 (Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь, 2007 г., № 107, 8/16225), Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, утвержденных постановлением Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь от 27 декабря 2005 г. № 56 (Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь, 2006 г., № 25, 8/13868), технического кодекса установившейся практики ТКП 181-2009 "Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей", утвержденного постановлением Министерства энергетики Республики Беларусь от 20 мая 2009 г. № 16 "Об утверждении и введении в действие технического кодекса установившейся практики", других нормативных правовых актов, технических нормативных правовых актов, эксплуатационных документов. Также во время эксплуатации производиться визуальный осмотр оборудования холодильной установки, проверка ее герметичности, очистка поверхности от грязи и пыли. Не используются ртутные термометры. Утечки ищутся с помощью течеискателей и мыльной пены. При обнаружении утечки холодильного агента, удаляется холодильный агент из поврежденного участка холодильной установки, предварительно остановив ее, перекрыв запорную арматуру поврежденного участка, включить вытяжную вентиляцию и устранить утечку. В случае перерыва в работе холодильной установки в зимнее время, при опасности замерзания воды, последняя удаляется из всех машин и аппаратов с водяным охлаждением, а также из водяных магистралей.

Техническое обслуживание, ремонт холодильной установоки осуществляется в соответствии с требованиями нормативных правовых актов, технических нормативных правовых актов, эксплуатационных документов. Применение сварки и пайки при ремонте оборудования холодильной установки, в которой находится холодильный агент, производиться после его отключения и освобождения от холодильного агента при наличии наряда-допуска, выданного в установленном порядке. Смазочные масла применяются в соответствии с техническими нормативными правовыми актами, эксплуатационными документами.

Системы контроля, автоматического и дистанционного управления (системы управления), противоаварийной автоматической защиты, в том числе поставляемые комплектно с оборудованием холодильных установок, отвечают требованиям технических нормативных правовых актов, проектной документации и обеспечивают заданную точность поддержания технологических параметров, надежность и безопасность эксплуатации холодильной установки. Системы контроля, управления и противоаварийной автоматической защиты холодильной системы размещаются в местах, удобных и безопасных для обслуживания, исключающих недопустимые вибрацию, механические и другие вредные воздействия, влияющие на точность и надежность. При монтаже, использовании по назначению холодильной установки давление в любой ее части не выше допустимого давления. Для предотвращения повышения давления при работе холодильной установки использованы ограничители давления различного типа (защитные устройства).

Холодильная установка оснащена исправными системами противоаварийной защиты, останавливающими компрессор или блокирующими его пуск при достижении предельно допустимых значений контролируемых параметров, предусмотренных организацией-изготовителем или проектной документацией. Система противоаварийной защиты и системы управления холодильной установки исключают риск опасного воздействия на людей, занятых обслуживанием холодильной установки. Исправность приборов противоаварийной защиты компрессора холодильной установки проверяется в сроки, предусмотренный организацией-изготовителем и проектной документацией. Холодильная установка оснащена реле высокого давления, останавливающим компрессор при повышении давления нагнетания до определенной заданной величины. Системы противоаварийной защиты имеют замкнутую выходную цепь или замкнутые контакты при нормальном состоянии контролируемых параметров. Контакты этих приборов размыкаются в случае их срабатывания. Электрические схемы холодильной установки должна исключать возможность автоматического пуска компрессора после срабатывания систем противоаварийной защиты. Пуск его должен быть возможен только после ручной деблокировки противоаварийной защиты.

Перед заполнением холодильной установки холодильным агентом удостоверились в том, что в баллоне содержится соответствующий холодильный агент. Открывать колпачковую гайку на вентиле баллона необходимо в защитных очках. При этом выходное отверстие вентиля баллона направлено в сторону от работающего. При заполнении холодильной установки холодильным агентом пользуемся осушительным патроном. Оставлять баллоны с холодильным агентом присоединенными к холодильной установке, если не производится заполнение или удаление из нее холодильного агента, запрещается. В машинном отделении холодильной установки допускается хранить не более одного баллона с холодильным агентом. Баллон с холодильным агентом запрещается размещать возле печей, отопительных устройств, паровых труб, других источников тепла и токоведущих кабелей и проводов. Для наполнения холодильным агентом из холодильной установки использоваться только баллоны с непросроченной датой их технического освидетельствования и соответствующей маркировкой. Норма заполнения не должна превышать допустимых значений. Проверка наполнения баллонов выполняться взвешиванием. Первоначальное заполнение холодильной установки холодильным агентом оформляется актом с приложением расчета необходимого количества холодильного агента. В случае отсутствия утечки холодильного агента при транспортировании холодильной установки полной заводской готовности акт о первоначальном заполнении холодильной установки холодильным агентом не составляется.

Проезды к зданию не перекрыты и не загромождены для пожарной аварийно-спасательной техники. В зимнее время проезды регулярно очищаются от снега.

У въезда на территорию садоводческого товарищества вывешены схемы с нанесенными на них как действующими, так и строящимися и временными зданиями (сооружениями), въездами, подъездами, пожарными проездами, местонахождениями источников противопожарного водоснабжения. При механизированном открывании въездных ворот они имеют устройство, обеспечивающее возможность ручного открывания.

В пределах нормативно установленных противопожарных разрывов между зданиями и сооружениями не складируются горючие материалы, строительство временных и установка мобильных зданий (сооружений), а также стоянка транспортных средств.

Территория объекта очищена от сухой травы и листьев, сгораемого мусора и отходов, обладающих взрывопожароопасными и пожароопасными свойствами (далее - отходы). На площадке, прилегающей к зданию (сооружению), и в противопожарных разрывах периодически выкашивается трава. На территории объекта скошенная трава сушится и складируется в специально отведенном для этих целей месте. Растительности, стерни не выжигаются.

Для сбора отходов потребления и мусора на участке установлены контейнеры с закрывающимися крышками. Контейнеры для отходов потребления выполнены из негорючих материалов.

На участке допускается открытое хранение отходов в специально оборудованном месте (площадке) на расстоянии не менее 30 м от границ зданий (сооружений) и открытой площадки хранения в количестве.

Контейнерная площадка имеет с трех сторон по периметру ограждение из негорючих материалов высотой выше емкостей для сбора отходов и твердое покрытие из негорючих материалов в пределах ограждения.

На территории дачного кооператива скирды (стога, копны) сена, соломы и других видов грубых кормов размещают не ближе 15 м до здания (сооружения), хозяйственных построек, опор воздушных линий электропередачи.

На территории дачного кооператива контролируемо разводятся костры, размещаются специальные приспособления для размещения горящего угля (мангала, барбекю, гриля и аналогичных) (далее - специальные приспособления для приготовления пищи) при условии:

принятия мер по нераспространению горения за пределы площадки;

постоянного контроля за процессом горения и обеспечения средствами тушения (огнетушитель, емкость с водой, лопата и т. п.). После окончания приготовления пищи горящие материалы тушатся до полного прекращения тления;

размещения костров на расстоянии не менее: 10 м от здания (сооружения), 20 м от лесных массивов, 30 м от скирд сена и соломы;

размещения специальных приспособлений для приготовления пищи на расстоянии не менее 4 м от здания (сооружения).

В здании (сооружении) и помещении запрещено применение:

пиротехнических изделий;

открытого огня в сценических постановках (свечи, факелы и другие эффекты с применением огня).

Чердачное помещение содержится в чистоте. Помещение, строительные конструкции и коммуникации очищаются от пыли и горючих отложений. Очистка от горючих отложений не производится пожароопасными методами (выжиганием, с помощью искрообразующего инструмента). Мусор ежедневно удаляется на специально отведенное и оборудованное для этих целей место.

В целях быстрого открывания дверей в техническое помещение здания имеется комплект ключей с номерными бирками. Ключи находятся в доступных для получения в любое время суток местах.

В здании не установлены глухие решетки на окнах, а также не заделаны оконные проемы и не загромождены подступы к ним в целях обеспечения безопасной эвакуации, при необходимости.

Хранение (складирование) веществ и материалов осуществляется с учетом их агрегатного состояния, совместимости хранения. Не применяются и не хранятся вещества и материалы неизвестного состава и с неизученными взрывопожароопасными свойствами.

Хранение продукции в здании осуществляется с обеспечением свободного доступа для контроля за ее состоянием. Проходы между участками хранения содержаться свободными. Соблюдаются проходы между участками хранения шириной не менее 1 м.

Молниезащита здания (сооружения), устройства защиты от статического электричества содержаться в исправном состоянии.

Во время грозы не производится ремонт молниезащитных устройств.

При эксплуатации электроустановок:

не применяются нестандартные (самодельные) электронагревательные приборы;

не применяются электронагревательные приборы, не имеющие устройств тепловой защиты (автоматического отключения), без подставок из негорючих теплоизоляционных материалов, а также при отсутствии в них или неисправности терморегуляторов, предусмотренных конструкцией, исключающих возможность возникновения пожара;

не эксплуатируется электрооборудование в условиях, не соответствующих требованиям эксплуатационной документации изготовителей, или использовать электрооборудование, имеющее неисправности;

не допускается токовая нагрузка электросети;

не прокладываются электрические провода и кабели по воздуховодам и трубопроводам;

не оклеиваются и не окрашиваются электрические провода и кабели;

не допускается устройство и эксплуатация временной электропроводки, кроме временных иллюминационных установок, а также электропроводок, питающих места производства строительно-монтажных, ремонтных и аварийно-восстановительных работ;

не используются провода и кабели с поврежденной или утратившей свои защитные свойства изоляцией;

не используются поврежденные (неисправные) коммутационные аппараты, аппараты защиты, разъемные контактные соединения, ответвительные коробки и другие электроустановочные изделия;

не применяются в качестве электросетей радио- и телефонные провода;

не эксплуатируются открытые распределительные электрощиты и пускорегулирующие аппараты;

не применяются для защиты электросетей и электрооборудования вместо автоматических предохранителей и калиброванных плавких вставок защиту не заводского (кустарного) изготовления (скрутки проволоки, «жучки» и др.);

не используются в подсобных помещениях с наличием горючих материалов, горючей упаковки светильники без защитных колпаков;

не допускается непосредственное соединение между собой жил электрических проводов (кабелей), выполненных из разнородных материалов (медь и алюминий).

При эксплуатации ручного электромеханического инструмента и переносного электрооборудования применяются меры защиты их кабелей от механических повреждений.

Не оставляется без присмотра включенные в электросеть электрические приборы и оборудование, за исключением приборов, эксплуатационными документами на которые допускается их работа без надзора. После окончания работы все электроустановки в здании (сооружении) отключаются, за исключением дежурного освещения, источников электропитания УПА, систем оповещения и управления эвакуацией, систем противодымной защиты, а также электроустановок, которые по условиям технологического процесса должны работать круглосуточно.

Переносные электрические светильники оборудованы стеклянными колпаками и металлическими сетками. Для этих светильников и другого переносного и передвижного электрооборудования применяются переносные гибкие кабели с медными жилами, резиновой изоляцией, в оболочке, стойкой к окружающей среде.

Расстояние от светильников с лампами накаливания и электрических приборов до горючих материалов не менее 0,5 м.

К эксплуатации в здании (сооружении) имеются теплогенерирующие аппараты (включая нетеплоемкие печи) и отопительные приборы только промышленного (заводского) изготовления (за исключением печей из штучных материалов).

Перед началом отопительного сезона теплогенерирующие аппараты и отопительные приборы проверены и отремонтированы.

При эксплуатации котельных установок, теплогенерирующих аппаратов и отопительных приборов запрещается:

сушка и складирование на них и трубопроводах одежды или других горючих материалов. Расстояние до горючих материалов в направлении излучения должно быть не менее 1,25 м;

Закрытие цельной задвижки дымохода печи (камина) производится только после полного сгорания топлива либо после удаления углей (золы) из печи (камина).

Не эксплуатируются камины, работающие на газовом топливе (с установкой заглушки):

самовольно подключенных;

имеющих неисправности автоматики безопасности;

с дымовыми и вентиляционными каналами, не соответствующими требованиям ТНПА;

с негерметичными газопроводами и соединительной арматурой.

Перед началом отопительного сезона дымоходы и печи очищаются от сажи. Последующая их очистка производится не реже:

одного раза в 3 месяца - для отопительных печей;

Печи, поверхности труб и стен, в которых проходят дымовые каналы исправные, без трещин, а на чердаках - оштукатурены и побелены.

Топка печи приостанавливается за 2 ч до отхода проживающих ко сну.

Зола и шлак, выгребаемые из топок, проливаются водой и удаляются в место, расположенное на расстоянии не менее 15 м от здания (сооружения). А также складируется зола, шлак в контейнерах, выполненных из негорючих материалов, с плотно закрывающейся крышкой, которые располагаются на расстоянии не менее 6 м от здания (сооружения).

При эксплуатации печного отопления не допускается:

осуществлять топку неисправной и (или) не соответствующей требованиям ТНПА печи;

применять для розжига печи ЛВЖ и ГЖ;

использовать для топки печи дрова, длина которых превышает размеры топки;

топить печь с открытыми дверцами;

перекаливать печь;

оставлять без присмотра топящуюся печь, а также поручать надзор за ней детям;

топить углем, коксом и газом печь, не предназначенную для этих видов топлива;

эксплуатировать печь при отсутствии стационарной защиты пола из горючих материалов негорючим листовым или плитным материалом размерами не менее 0,7 х 0,5 м, располагаемым длинной его стороной вдоль печи.

Не нанесены на внутренние поверхности, а также механизмы наружной части противопожарных и дымовых клапанов масляных, лаковых и другие покрытия.

При эксплуатации вентиляционных систем: не допускается:

не нарушается целостность воздуховодов и их соединений;

не подключаются к ним газовые отопительные приборы;

не подключаются к ним не предусмотренные проектом ответвления;

не отключаются или не снимаются огнезадерживающие устройства;

не закрываются вытяжные каналы, отверстия и решетки.

Размещать первичные средства пожаротушения на участке находится на видном месте, с учетом обеспечения свободного доступа к ним. Первичные средства на территории здания (вне помещения) группируется в специально приспособленном месте на пожарном щите, защищая их от воздействия атмосферных осадков.

Размещение первичных средств пожаротушения не препятствует безопасной эвакуации людей. Переносной огнетушитель размещается на расстоянии от двери, достаточном для ее полного открывания, и на высоте не более 1,5 м от уровня пола (до нижней части огнетушителя).

Противопожарное полотнище просушивается и очищается от пыли не реже одного раза в 3 месяца.

Запорная арматура огнетушителя (краны, рычажные клапаны) опломбирована. Огнетушители с сорванными пломбами изымаются для проверки и перезарядки.

Зарядка, освидетельствование и перезарядка огнетушителя выполняется в соответствии с техническими условиями, паспортом изготовителя или инструкцией по эксплуатации. При периодической проверке, проводимой согласно ТНПА, в случае обнаружения несоответствий установленных параметров устраняются выявленные отклонения и перезаряжается огнетушитель.

Огнетушители не установлены в таких местах, где значения температуры выходят за температурный диапазон, указанный на огнетушителе.

...