Условия эффективного использования тепловых насосов в России

Размещено на http://www.allbest.ru/

Условия эффективного использования тепловых насосов в России

инженер Осадчий Г.Б.

План

1. Современные проблемы теплоснабжения малых объектов и поселений

2. Факторы, влияющие на эффективность трансформации теплоты тепловым насосом

3. Составляющие эффективности системы теплоснабжения на базе солнечного соляного пруда и котлована с водой в Омской области

Список литературы

1. Современные проблемы теплоснабжения малых объектов и поселений

Перспективы развития современной теплоэнергетики рассмотрим в разрезе трех порогов энергоэффективности по классификации Е.Г. Гашо [1] и рекомендаций Н.П. Паршукова и В.М. Лебедева [2].

Классификацию по Е.Г. Гашо приведем полностью.

«Климатическая ситуация в России беспрецедентна, т.к. большинство населения живет в гораздо более холодных условиях, чем в Европе или Северной Америке. Даже во всех странах Северной Европы отопительный сезон существенно короче и мягче чем в средней полосе России. А из европейских городов с миллионным населением только Хельсинки может сравниться с Москвой по энергоклиматическим нагрузкам, по годовому количеству градусо часов.

Градусо часы отопительного периода -- это произведение длительности отопительного периода на разницу температур между требуемой в помещении (+ 20 ?С) и средней температурой воздуха на улице в отопительный период. Это показатель теплового дефицита конкретной территории. В районе Москвы длительность отопительного сезона составляет 199 суток, а средняя внешняя температура отопительного периода -- около - 1,5 ?С. То есть в этой полосе дефицит тепла составляет примерно 103 тысячи градусо•часов, в то время как в районе Стокгольма -- меньше 90 тысяч. Если сравнить Московскую область с территориями европейских столиц, то ситуация ещё нагляднее. В Париже отопительный сезон -- четыре месяца против московских семи, а дефицит тепла почти в три раза меньше, 38 тысяч градусо•часов. Лондон по этому показателю примерно на уровне Парижа. Однако Москва не самый холодный город в России. У нас, чем севернее и восточнее, тем зимой холоднее.

Более рассредоточенная система расселения в Западной Европе объясняется, в том числе и её климатом. Если принять, что необходимость коммунальных систем жизнеобеспечения возникает, начиная с дефицита тепла в 84000 - 96000 градусо•часов, то для большинства регионов России предпочтительнее концентрация потребителей тепла и, соответственно, использование централизованных систем тепло и электроснабжения. Что и предопределяет компактность проживания. В Европе города с тепловой нагрузкой свыше 60 % от московских значений тоже активно развивают централизованное теплоснабжение и теплофикацию.

Можно сказать, что в России существует климатическая граница, которая разделяет районы, где эффективно централизованное и децентрализованное отопление. В Центральном регионе России она проходит примерно на широте Белгорода и Саратова. Это, соответственно, и граница теплоэффективности строительства коттеджей. Неслучайно, что выше этой границы население в России живет компактнее.

Тепловые потери здания прямо пропорциональны важнейшему теплоэнергетическому показателю -- удельной отопительной характеристики. То есть чем больше площадь ограждающих конструкций -- стен с окнами, тем больше потери. Так, если разделить большое здание общим объемом 100 тысяч м³ на десять отдельных строений объемом по 10 тысяч м³, то потери тепла возрастут в 2,5 раза. И чем больше дробится здание, тем больше увеличиваются затраты на отопление. Из этого также следует, что уменьшение зданий до объемов менее 2500 - 3000 м³ энергетически невыгодно.

На основании этого можно утверждать о трех порогах энергоэффективности зданий и поселений.

Первый порог возникает при переходе от коттеджей (индивидуальных домов) к многоквартирным с объемом 3000 м³. Ориентировочно это два подъезда, три-четыре этажа. У таких домов резко уменьшается отношение внешней площади стен к объему, снижается поступление холода к внутренним помещениям. Удельное потребление в таких зданиях ниже по сравнению с коттеджами примерно в три раза.

Второй порог энергоэффективности возникает, когда таких домов становится много и тепловая нагрузка оказывается достаточной для создания централизованного отопления. Второй порог -- это город на 90 - 150 тысяч населения. Как только город приближается к такому уровню, становится эффективным централизованное отопление. Пусть это будут даже котельные на пять-шесть домов, но удельные затраты будут меньше. Наличие хорошей общей для города ремонтной службы тогда оправдано. (Системы централизованного теплоснабжения от котельных эффективнее любых децентрализованных источников тепла при плотности тепловых нагрузок более 1,07 - 1,28 ГДж/ч на 1 га независимо от их значений [2]).

Неэффективность централизованного теплоснабжения в малых поселениях подтверждается математической моделью управления аварийными запасами материально-технических ресурсов на объектах в случае аварийного ремонта.

Рассмотрим модель оптимизации времени выполнения аварийных строительно-монтажных работ по источнику [3], в том числе, когда снабжающая организация (склад) находится далеко.

Момент отказа -- случайная величина, распределенная по экспоненциальному закону:

Потребность в трубах для аварийных строительных работ , также случайная величина, распределенная по экспоненциальному закону:

В момент времени завезено определенное количество труб . При этом стоимость доставки труб на место складирования при удельной стоимости будет равна:

Если этого запаса хватает для восстановления работоспособности трубопровода (), то продолжительность ремонтно-строительных работ определим временем

Если этого запаса не хватает (), то продолжительность ремонтно-строительных работ определим временем

Ущерб от недопоставки транспортируемого по трубопроводу продукта (тепла) потребителям (в единицу времени) определим величиной Таким образом, можно определить средние затраты на материально-техническое обеспечение строительства для устранения аварийной ситуации по отношению:

где . Это для случая, когда отдаленность затрат во времени не учитывается и интервал времени никак не влияет на затраты.

Если отдаленность затрат учитывается, то средние затраты будут равны:

где - коэффициент, учитывающий отдаленность затрат.

Преобразуем соотношение к виду:

Дифференцируем и приравниваем нулю производную:

Отсюда получаем:

Если выполняется условие то минимум средних затрат существует. Кроме того, величина представляет собой вероятность дефицита. В некоторых случаях можно ввести ограничение: вероятность дефицита меньше некоторой заранее заданной величины

Таким образом, если выполняется неравенство то ограничение автоматически учитывается. Отсюда следует, что величина должна быть достаточно малой. Тогда существует минимум.

Если а это происходит при очень большой стоимости , то минимум не существует, т.е. не существует оптимального решения задачи материально-технического обеспечения ресурсами малых поселений в аварийных ситуациях на теплотрассах.

Третий порог -- переход к городу с численностью населения 300 тысяч жителей. Тогда становятся эффективными ТЭЦ, которые вырабатывают, не только тепло, но и электричество. В этом случае повышается КПД использования топлива примерно на треть. Кстати, географы показали, что город с населением 300 тысяч человек оптимален не только с точки зрения энергоэффективности, но и с точки зрения организации транспорта и комфортности проживания в целом. В городах с населением более 500 тысяч эти преимущества начинают утрачиваться.

По данным института «ВНИПИэнергопром» теплофикационные системы эффективнее систем централизованного теплоснабжения от котельных при плотности тепловой нагрузки более 2,1 ГДж/ч на 1 га и тепловой мощности 2000 - 2500 ГДж/ч

Это может быть или сравнительно крупный город с количеством жителей не менее 200 тыс. человек или крупное промышленное предприятие с круглогодичным потреблением тепла на технологические нужды. Ведь обязательным условием размещения ТЭЦ - это достаточность потребителей тепла [2].

А города с миллионным населением в России с её климатом -- это особый случай. Это города военно-промышленного комплекса, они создавались искусственно, и вопросы эффективности и затрат не рассматривались. Вот почему они сейчас в тяжелом состоянии -- превышен оптимальный размер. И для их развития нужны специальные инфраструктурные решения и по энергетике, и по транспорту.

Если обратимся к зарубежному опыту, то следует отметить, что в Европе повсеместно сочетаются централизованное и распределительное теплоснабжение. В зонах высокой нагрузки в крупных городах работают централизованные системы. А децентрализованные системы их дополняют и используются в небольших городах, где строить ТЭЦ неэффективно. Но, конечно, многое определяет климат. Зима Берлина по градусо•суткам -- это ползимы Москвы. А на юге ФРГ, в районе Мюнхена, централизованное отопление в отдельные зимы не приносит прибыли.

Один из главных аргументов против централизованных систем -- потери на теплотрассах и перетопы. Однако когда речь идет о плотной застройке, то тепловые потери приемлемы. С перетопами дела обстоят значительно хуже.

Утепление существующих домов в России не всегда оправдано. При нынешнем соотношении цен на топливо и стройматериалы, наши температурные условия и банковские проценты, утепление стен будет окупаться от 40 до 120 лет. И ключевым фактором оказываются не цены, а банковская ставка! И только когда банковская ставка понижается ниже 8 % годовых, резко возрастает роль цены топлива.

Опыт либерализации в сфере ЖКХ в ряде стран показал, что базовые факторы успеха -- не форма и статус собственника, а прозрачность деятельности организации, её подотчетность, компетентность и добросовестность персонала. Как правило, мы платим за 100 единиц тепла, хотя в дом реально приходит 65. Это связано, в том числе с тем, что с 1975 года началось плавное сокращение инвестиций в энергетику.

Электропотребление на квадратный метр в России непрерывно растет, потому что появляется новая техника. Раньше «квартира» потребляла в среднем 3 кВт•ч в сутки, потом -- 7, сейчас уже -- 15, и это не предел. И это тогда, когда у нас потребление электроэнергии в два раза меньше на душу населения, чем в промышленно развитых странах. Кроме того, у нас ограничение потребления электроэнергии во многом связано с потерями электроэнергии в электрических сетях, например, в Подмосковье они выше, чем по теплу. Потери доходят до 15 - 18 %».

Перспективы развития современной теплоэнергетики неразрывно связаны также с поставками топлива, в том числе угля. Причем выгодность поставок угля также имеет условно три порога эффективности. Первый порог -- поставки угля эшелонами на ТЭЦ, второй порог -- поставки угля большими самосвалами на котельные и третий порог -- это развоз угля мелким автотранспортом децентрализованным потребителям. Третий порог поставок и использования угля вообще должен быть, по возможности, исключен, т.к. при использовании угля в частных домах, усадьбах каждодневный его розжиг требует значительного количества дров. Кроме того осенью и весной для минимального обогрева помещений часто используют одни дрова, без угля.

Поскольку ниже будет рассматриваться эффективность теплоснабжения за счет использования тепловых насосов (ТН), то немного остановимся на технологических решениях выработки холода.

Сегодня производство холода повсеместно осуществляется в основном за счет электроэнергии. Это не всегда оправдано как с энергетической, так и с экономической точки зрения.

Вместе с тем появляются технологии производства холода, использующие ярко выраженные вторичные топливно-энергетические ресурсы (ТЭР). Так централизованная система холодоснабжения в Амстердаме долгое время являлась «секретным оружием» Нидерландов. В стране существует несколько таких небольших систем. Большинство из них аккумулируют тепло и холод в подземных водоносных слоях и снабжают теплом (зимой) и холодом (летом) одно или несколько зданий; однако эти аккумуляторы слишком малы, чтобы рассматривать их как централизованную систему. В 2003 г. энергетическая компания Nuon приняла решение об установке в Амстердаме коммерческой централизованной системы холодоснабжения при содействии Шведской управляющей компании Capital Cooling Europe. Мощность централизованных систем охлаждения спроектирована для максимального потребления в 76 МВт. Ожидается, что в 2012 г. они будут поставлять 100 МВт•ч холода за счет холода со дна озера Ньюве-Мэр и холода, получаемого от охлаждающих установок. Обычные охлаждающие установки в зданиях имеют низкий коэффициент преобразования энергии, около 2,5. В проектируемой системе центрального холодоснабжения для международного делового центра Цуидас в Амстердаме для производства 36 МДж холода потребуется только 1 кВт•ч электроэнергии. Эта централизованная система холодоснабжения уменьшит выбросы СО₂ на 75 %.

Ни для кого не секрет, что сегодня аккумулирование тепловой энергии является ключевой составляющей во многих энергосберегающих системах отопления и охлаждения зданий. Оно служит для долговременного хранилища и солнечного тепла, помимо тепла и холода «извлекаемых» из воздуха. Такие технологии получают все большее распространение во многих странах, при этом используются (или не используются) ТН.

Во многих коммерческих зданиях в системах охлаждения и системах кондиционирования широкое распространение получила так называемая ледяная вода и аккумуляторы холода (льдоаккумуляторы). Они используются для того, чтобы избежать оплаты электроэнергии в периоды её максимального потребления, когда она наиболее дорогая.

Разрабатываются и другие энергосберегающие технологии. Так, можно значительно увеличить теплоемкость легких строительных конструкций, используя материалы, претерпевающие фазовый переход (Phase Change Materials). В настоящее время ведутся исследования по использованию для отопления и охлаждения микро-инкапсулированных парафинов в штукатурке или в гипсовых панелях или в кровлях. Перегрев помещений можно уменьшить или полностью устранить путем увеличения теплосодержания материалов здания. С помощью таких материалов, которые в ночное время под действием естественной вентиляции -- «холодного» ночного воздуха отдают запасенное тепло, в доме будет поддерживаться комфортная температура. Но такой дом зимой труднее прогреть как после дневного, так и длительного отсутствия.

А на Украине рассматривается обогрев жилого района на острове Хортица (легендарный остров, где располагалась знаменитая Запорожская Сечь. В настоящее время остров является частью города Запорожья) ТН с использованием теплоты воды реки Днепр с температурой до + 3 ?С [4].

Удельные затраты условного топлива ТН на единицу отпущенной энергии определяются по следующей зависимости [5]:

где = 29,31 МДж/кг - теплота сгорания единицы условного топлива;

- доля технологических потерь электроэнергии при транспортировке от энергоисточника до потребителя; - КПД выработки электроэнергии на конденсационной ТЭС.

коэффициент трансформации теплоты ТН,

где - количество теплоты отпущенной потребителю ТН; - суммарные затраты электроэнергии на приводы компрессора и устройств, обеспечивающих подачу низкопотенциального теплоносителя в испаритель ТН. теплоснабжение солнечный пруд поселение

Рядом ученых-практиков проблемы теплоснабжения предлагается решать с помощью возведения энергопассивных домов. Термин «Энергопассивный дом» относится к строительным стандартам. Эти стандарты могут быть выполнены с использованием различных технологий, конструкций и материалов. Автономная система электро- и теплоснабжения таких домов состоит, как правило, из фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) и солнечных нагревателей, на крыше.

Энергопассивные дома имеют близкое к нулю потребление внешнего тепла, т.к. для обеспечения комфортной температуры в течение отопительного сезона достаточно поступления солнечной радиации через окна, а также теплового излучения от бытовых приборов и людей. (Однако, поступление тепла от приборов связано с использованием электроэнергии, а при её производстве по конденсатному циклу (когда для энергопассивных домов тепловая энергия не нужна) будет происходить рассеивание тепла (до 60 % от полученного при сжигании топлива) через градирни. В связи с этим остается открытым вопрос -- куда относить эти потери тепла? Логично было бы относить эти потери на баланс таких энергопассивных домов. Примечание автора).

Наиболее активно работы по энергопассивным домам ведутся сейчас в Германии -- рассматриваются возможности резкого снижения потребления энергии, необходимой для отопления зданий, за счет различных комбинаций; улучшения теплоизоляции т.д. Эти мероприятия, по мнению специалистов, должны стать основой характеристик зданий будущего.

В настоящее время существующие не усовершенствованные здания старой постройки требуют в год на отопление от 300 до 400 кВт•ч/м² энергии, потребность для зданий будущего поколения должна составить от 20 до 40 кВт•ч/м² и далее до нулевого значения (Таблица 1).

Таблица 1. Эволюция годового энергопотребления зданий в Германии (прогнозные оценки на несколько десятилетий)

Группа зданий	Энергопотребление
I	Здания старой постройки, эксплуатируемые сегодня, в которых удельный расход энергии на отопление составляет от 300 до 400 кВт•ч/м2
II	Здания, соответствующие требованиям законодательства Германии по теплозащите 1982 - 1984 годов (действующим и сегодня), в которых удельный расход энергии на отопление составляет от 150 до 200 кВт•ч/м2
III	Здания с низким энергопотреблением (low-energy house (LEH), построенные с использованием современных строительных материалов, соответствующих немецким требованиям по теплозащите 1995 года), в которых удельный расход энергии на отопление составляет от 50 до 80 кВт•ч/м2
IV	Здания с ультранизким энергопотреблением (ultra-house), в которых удельный расход энергии на отопление составляет от 20 до 40 кВт•ч/м2
V	Здания с нулевым расходом энергии. Здания с нулевым расходом энергии на отопление. Здания, обеспечивающие собственные энергетические потребности.

Для снижения энергопотребления зданий, в соответствии с таблицей 1 по мнению германских специалистов достаточно учесть следующие элементы, перечисленные в порядке их значимости:

· высокоэффективная теплоизоляция;

· современные «интеллектуальные» отопительные установки и системы регулировки отопления, соответствующие высокому уровню теплоизоляции с высоким КПД;

· большие стеклянные поверхности (окна) для пассивного использования солнечного излучения, установленные, преимущественно, на южной стороне здания;

· рекуперация тепла в системах вентиляции (воздух выходит из дома и поступает в него не через обычный вентиляционный выход, а через подземный воздуховод, снабженный рекуператором), регулируемых пользователем;

· положительное отношение жильцов к зданиям с низким энергопотреблением. Выбирая режим проветривания и температуру помещения, потребитель значительным образом влияет на тепловой баланс здания и, тем самым, на потребление энергии, на отопление. Поэтому проекты современных энергоэффективных зданий должны предусматривать тесное взаимодействие с жильцами, иначе возможно либо снижение уровня комфорта, либо увеличение потребления энергии.

Принципиальная схема работы вентиляции энергопассивного дома следующая: зимой холодный воздух входит в подземный воздуховод, нагреваясь там за счет тепла земли, а затем поступает в рекуператор. В рекуператоре отработанный домашний воздух ещё больше нагревает свежий и выбрасывается на улицу. Нагретый свежий воздух, поступающий в дом, имеет в результате температуру около 17 ?С. Летом горячий воздух, поступая в подземный воздуховод, сразу охлаждается там от контакта с «землей» до этой же температуры.

Конечно, в эволюционном развитии зданий следует учитывать расход энергии за весь период жизненного цикла здания, т.е. расход энергии на строительство, эксплуатацию, снос и утилизацию здания. При расчете жизненного цикла здания необходимо учесть не только потоки энергии, но и потоки материалов и отходов. Иначе для здания с низким энергопотреблением, но построенного с большими энергетическими затратами, общие затраты энергии за период жизненного цикла могут оказаться очень велики [6, 7].

Из приведенного следует, что здания с нулевым энергопотреблением -- это, прежде всего здания, с активным и пассивным использованием для энергоснабжения солнечного излучения.

Сегодня большинство зданий в России имеют низкую энергоэффективность, уступая стандартам европейских параметров для строительства обычных домов, не говоря уже об энергопассивных. Как ни странно, но в более теплой Германии применяются более жесткие нормы по теплоизоляции помещений. Так, например, удельный годовой расход тепла для обычного немецкого дома находится на уровне -- не более 300 кВт•ч/м³ в год, в то время как в России -- 400 - 600 кВт•ч/м³ в год. Из этого следует, что энергопассивные дома гораздо актуальнее в наших суровых условиях, чем в относительно мягком климате большинства стран Запада.

В настоящее время в России, медленно, но верно происходит повышение энергоэффективности ограждающих конструкций зданий.

Расход тепла , Дж, на отопление жилого дома для каждого месяца можно рассчитать по зависимости [8] с дополнением:

где - расчетный коэффициент теплопотерь (теплообмена) для -го элемента ограждающей конструкции (стен, окон, потолка, пола), Вт/(м²•?С); -площадь поверхности -го элемента ограждающей конструкции, м²; - расчетная разность температур, ?С; - продолжительность расчетного периода, ч; теплопотери, обусловленные инфильтрацией холодного воздуха, Дж; - теплопотери, обусловленные нагревом холодной воды в трубопроводах, водяных затворах, бачках, Дж; - внутреннее тепловыделение от людей, оборудования, осветительных приборов, Дж.

Для многослойных стен и других элементов ограждения коэффициент теплопотерь равен:

где и - коэффициенты теплоотдачи для внутренней и наружной поверхности стены, Вт/(м²•?С); и - толщина (м) и коэффициент теплопроводности -го слоя ограждающей конструкции, Вт/(м²•?С).

А средний расход из пруда теплоты , Дж, на горячее водоснабжение за расчетный период

где - число жителей; - норма расхода воды на горячее водоснабжение жилых зданий на 1 человека в сутки, л/сут.; - температура холодной (водопроводной) воды, ?С; - температура горячей воды, ?С; - удельная изобарная теплоемкость воды, равная 4190 Дж/(кг•?С); - плотность воды, кг/л; - число дней в расчетном периоде.

2. Факторы, влияющие на эффективность трансформации теплоты тепловым насосом

Переход в России к малоэтажному строительству сопровождается трудностями организации гарантированного теплоснабжения. И как следствие этого начинается использование ТН, которые имеют свои особенности в части достижения эффективности теплоснабжения. Для ТН очень важен коэффициент трансформации теплоты, зависящий в основном от температурных параметров аккумулятора теплоты -- грунта, воды, а также и воздуха. В общем виде тепловой режим грунта формируется под действием трех основных факторов -- падающей на поверхность солнечной радиации, температуры воздуха и потока тепла из земных недр, который как правило, составляет не более 0,05 - 0,12 Вт/м².

При эксплуатации грунтового массива, находящегося в пределах зоны теплосбора/теплоотдачи, вследствие сезонного изменения параметров наружного климата, а также под воздействием эксплуатационных нагрузок на грунт он может подвергаться многократному замораживанию и оттаиванию. Агрегатное состояние влаги, заключенной в порах грунта, изменяется. В общем случае она находится в жидкой, твердой и газообразной фазах одновременно. В капиллярно-пористых образованиях, которыми является грунтовый массив системы теплосбора/теплоотдачи, наличие влаги в поровом пространстве оказывает заметное влияние на процесс распространения тепла. При наличии в толще грунтового массива температурного градиента молекулы водяного пара перемещаются к местам, имеющим пониженный температурный потенциал. Одновременно под действием гравитационных сил возникает противоположно направленный поток влаги в жидкой фазе. Кроме этого, на температурный режим верхних слоев грунта оказывает влияние влага атмосферных осадков и грунтовых вод.

Связанная в грунте вода не замерзает при 0 ?С, т.к. является «твердым» телом; прочносвязанная вода замерзает при температуре минус 78 - 186 ?С. Вода макрокапиляров , если не содержит растворенных солей, должна замерзать при 0 ?С; микрокапилярная вода замерзает в температурном диапазоне от 0 до минус 50 ?С; капиллярно-поглощенная вода замерзает при минус 4 ?С; 5 - 6 мономолекулярных слоев вообще не могут кристаллизоваться, а переходят в стеклообразное состояние; при очень низких температурах замерзает монослой [9].

В таблицах 2 - 5 приведены данные о среднемесячных температурах грунта на различных глубинах для некоторых городов России [10].

Таблица 2. Средние естественные температуры грунта (?С) по месяцам на глубине 1,6 м для некоторых городов России

Города	Месяцы
	І	ІІ	ІІІ	ІV	V	VІ	VІІ	VІІІ	ІХ	Х	ХІ	ХІІ
Астрахань Барнаул Братск Иркутск Магадан Москва Новосибирск Оренбург Пермь Сочи Ставрополь Хабаровск Ярославль	7,5 2,6 0,4 -0,8 -6,5 3,8 2,1 4,1 2,9 11,2 5,0 0,3 2,8	6,1 1,7 -0,2 -2,8 -8,0 3,2 1,2 2,6 2,3 9,8 4,0 -1,8 2,2	5,9 1,2 -0,6 -2,7 -8,8 2,7 0,6 1,9 1,9 9,6 3,8 -2,3 1,9	7,3 1,4 -0,5 -1,1 -8,7 3,0 0,5 2,2 1,6 11 5,3 -1,1 1,7	11 4,3 -0,3 -0,5 -3,9 6,2 1,3 4,9 3,4 13,4 5,3 -0,4 3,9	14,6 8,2 0,0 -0,2 -2,6 9,2 5,0 8,0 7,2 16,2 8,8 2,5 7,8	17,4 11 3 1,7 -0,8 12,1 9,1 10,7 10,5 18,9 12,2 9,5 10,7	19,1 12,4 6,8 5,0 0,1 13,4 11,3 12,4 12,1 20,8 15,7 13,3 12,4	19,1 11,6 7,2 6,7 0,4 12,5 10,9 12,6 11,5 21 15,1 13,5 11,5	17 9,2 5,4 5,6 0,1 10 8,8 11 9,0 19 13 11 9,5	13,6 6,2 2,9 3,2 -0,2 7,3 5,8 8,6 6,0 16,8 9,7 6,7 6,3	10,2 3,9 1,4 1,2 -2,0 5,0 3,6 6,0 4,0 13,5 6,8 3,0 3,9

Таблица 3. Температура грунта (?С) в Ставрополе (почва -- чернозем)

Глубина, м	Месяцы
	І	ІІ	ІІІ	ІV	V	VІ	VІІ	VІІІ	ІХ	Х	ХІ	ХІІ
0,4 0,8 1,6 3,2	1,2 3,0 5,0 8,9	1,3 1,9 4,0 8,0	2,7 2,5 3,8 7,4	7,7 6,0 5,3 7,4	13,8 11,5 8,8 8,4	17,9 15,4 12,2 9,9	20,3 17,6 14,4 11,3	19,6 17,6 15,7 12,6	15,4 15,3 15,1 13,2	11,4 12,2 12,7 12,7	6,0 7,8 9,7 11,6	2,8 4,6 6,8 10,1

Таблица 4. Температура грунта (?С) во Владивостоке (почва бурая каменистая, насыпная)

Глубина, м	Месяцы
	І	ІІ	ІІІ	ІV	V	VІ	VІІ	VІІІ	ІХ	Х	ХІ	ХІІ
0,4 0,8 1,6 3,2	-3,7 -0,1 3,6 8,0	-3,8 -1,4 2,0 6,4	-1,1 -0,6 1,3 5,2	1,0 0,0 1,1 4,4	7,3 4,4 2,9 4,2	12,7 10,4 7,7 5,5	16,7 14,2 11,0 7,5	19,5 17,3 14,2 9,4	17,5 17,0 15,4 11,3	12,3 13,5 13,8 12,4	5,2 7,8 10,2 11,7	0,2 2,9 6,4 10,0

Таблица 5. Температура грунта (?С) в Якутске (почва илисто-песчанная с примесью перегноя, ниже -- песок)

Глубина м	Месяцы
	І	ІІ	ІІІ	ІV	V	VІ	VІІ	VІІІ	ІХ	Х	ХІ	ХІІ
0,4 0,8 1,6 3,2	-16,8 -12,4 -5,6 -1,7	-17,4 -14,1 -7,4 -2,6	-15 -13 -7,9 -3,8	-8,4 -8,4 -7,0 -4,4	2,5 -1,4 -4,1 -4,2	11,0 5,0 -1,8 -3,4	15 9,4 0,3 -2,8	13,8 9,6 1,5 -2,3	6,7 5,3 1,1 -1,9	-1,9 0,0 0,1 -1,8	-8,0 -3,4 -0,1 -1,6	-13 -8,1 -2,4 -1,5

Как видно из данных таблиц 2 - 5, характерной особенностью естественного температурного режима грунта является запаздывание минимальных температур грунта относительно времени наступления минимальных температур наружного воздуха (к моменту наступления этих температур в грунте нагрузка на системы теплоснабжения снижается).

Исследования, проведенные в ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ», показали, что потребление тепловой энергии из грунтового массива к концу отопительного сезона вызывает вблизи регистра труб системы теплосбора понижение температуры грунта. Температура грунта в почвенно-климатических условиях большей части территории РФ не успевает восстановиться в летний период года, и к началу следующего отопительного сезона грунт выходит с пониженным температурным потенциалом. Потребление тепловой энергии из грунта в течение следующей зимы вызывает дальнейшее снижение его температуры, и к началу третьего отопительного сезона температурный потенциал грунта ещё больше отличается от естественного, и т.д.

Огибающие графиков теплового влияния многолетней эксплуатации системы теплосбора на естественный температурный режим грунта имеют ярко выраженный экспоненциальный характер, и только к пятому году эксплуатации колебания температуры грунта выходят на новый режим, близкий, к периодическому. Начиная с пятого года эксплуатации, многолетнее потребление теплоты из грунтового массива систем теплосбора сопровождается периодическими изменениями его температуры.

Учитывая это обстоятельство, при проведении районирования территории РФ по эффективности применения теплонасосных систем (ТНС) теплоснабжения ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ» в качестве критерия эффективности выбран средний за 5-й год эксплуатации коэффициент трансформации теплоты.

Данные таблиц 2 - 5 и исследования ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ» показывают, что российские почвы имеют очень низкие температуры, чтобы их тепловой потенциал мог бы обеспечивать высокий коэффициент трансформации теплоты ТН в течение длительных зим.

При использовании массива грунта объемы извлекаемого из него низкопотенциального тепла должны быть соизмеримы с генерирующей мощностью ТН (ТНС), без учета глубинного тепла, т.к. поступающее из недр земли тепло, например, на участке площадью 200 м² равно примерно 20 Вт, это столько сколько выделяют 4 курицы-несушки (курица выделяет 5 Вт теплоты). Использование энергии грунта аналогично использованию нефти, газа и угля, в том смысле, что этот локальный источник рано или поздно истощается. А для потребителя тепла (здания) это угроза лишиться дорогого по стоимости источника теплоснабжения, поскольку перенести здание на новое место не реально.

Использование ТН может быть (будет) намного эффективнее в приложениях. Например, когда используется массив грунта, расположенный вблизи прокладки силовых электрокабелей. Ведь при их эксплуатации всегда выделяется тепло (длительно допустимая температура нагрева жил кабелей при эксплуатации + 70 - 90 ?С, допустимая при перегрузке до + 90 - 130 ?С).

Также реально использование массива грунта под коллектором, например, канализационных стоков на выходе из дома, где температура стоков наиболее высокая и отсутствует опасность их замерзания.

Большая эффективность будет достигаться, если использовать в качестве источника низкопотенциальной теплоты проницаемый массив грунта, расположенный между двумя колодцами, неглубокими скважинами и т.д. В этом случае, при заборе из одного колодца воды в другом уровень понижается, следовательно, вода, проходя через грунт, подогревает его, восстанавливая температурный потенциал. Резко расширяются границы (зона) теплосбора (съема тепла) охватывая области как расположенные между колодцами (скважинами), так и вокруг них и под ними.

В качестве источника энергии окружающей среды для ТН актуально использование теплоты, замерзающей воды котлована, если рядом нет малого водного потока, исходя из того, что в частном доме (коттедже) стоков всегда мало. Удельная теплота фазового перехода воды в лед, при замерзании составляет 334 кДж/кг, в то время как удельная теплоемкость для грунтов в среднем равна 1,5 кДж/кг•?С.

Удельная теплоемкость окружающего воздуха 1 кДж/кг•?С. Плотность воздуха в 800 раз меньше плотности воды, а его температура зимой значительно ниже температуры замерзающей воды.

Массив грунта можно зимой пополняться энергией за счет теплоты удаляемого из помещений воздуха, если воздуховод проходит через этот массив. Эффективность рекуперации в этом случае возрастает тогда, когда в воздуховоде происходит конденсация испарившейся с поверхности листьев комнатных растений, кожи и легких людей воды, пара образовывающегося при приготовлении пищи, мытье посуды, приема душа, влажной уборке.

В этом случае обеспечивается аккумулирование грунтом значительного объема низкопотенциальной теплоты (при конденсации 1 кг пара воды аккумулируется 0,63 кВт•ч теплоты).

Высокая относительная влажность в жилых помещениях обычно наблюдается во время начала отопительного сезона, когда просушиваются стены. Тогда воздух сильно насыщается водяным паром. Температура точки росы такого воздуха высокая (таблица 6), что обеспечивает, при конденсации пара в воздуховоде «подогрев» массива грунта.

Таблица 6. Точка росы для влажного воздуха при атмосферном давлении. В зависимости от температуры t, сухого воздуха и относительной влажности [11]

t, ?С	Относительная влажность, %
	50	55	60	65	70	75	80	85	90	95	100
	Точка росы, ?С
14 16 18 20	3,7 5,6 7,4 9,2	4,8 7,0 8,9 10,5	6,2 8,3 10,0 11,9	7,4 9,4 11,3 13,1	8,5 10,5 12,4 14,4	9,6 11,6 13,5 15,5	10,5 12,6 14,6 16,5	11,4 13,5 15,5 17,4	12,3 14,4 16,5 18,3	13,1 15,2 17,2 19,2	14,0 16,0 18,0 20,0

Как видно из таблицы 6 эффективность аккумулирования теплоты, при конденсации паров воды из воздуха будет возрастать с повышением влажности. К сырым помещениям не жилого сектора, относительная влажность в которых длительно превышает 75 %, относятся: овощехранилища, доильные залы, молочные, кухни общественных столовых и т.п., а также при наличии установок микроклимата: животноводческие помещения. Особо сырые помещения -- это помещения, где относительная влажность воздуха близка к 100 %; потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой. Это моечные в мастерских, цеха для приготовления влажных кормов, коровники, свинарники, телятники, птичники и другие, при отсутствии в них установок по созданию микроклимата.

Эффективность трансформации теплоты тепловым насосом также можно повысить, если для обогрева помещений применить интенсивный съем тепла с конденсатора ТН за счет вентилятора. Тогда температура конденсатора может быть снижена до 25 - 35 ?С.

Для теплоснабжения большое значение имеет стоимость тепла. Особое значение в этом случае имеет вид топлива, используемого для выработки теплоты. Так не редко, для воздушного отопления производственных, складских помещений, ферм, агропромышленных комплексов, строительных объектов, в том числе и при проведении чистовых отделочных работ применяются воздухонагреватели использующие дизельное и газовое топливо (таблица 7).

Таблица 7. Характеристика воздухонагревателя модели SP-60

Номинальная тепловая мощность, кВт	Подача воздуха, м3/ч	Перепад температур, ?С	Расход дизельного топлива, кг/ч	Потребляемая электрическая мощность, кВт
63,3	4300	44	5,88	1,6

Как следует из таблицы 7 для выработки 1 кВт•ч тепловой энергии расходуется около 0,1 л дизельного топлива. При его цене 24 рублей/литр, стоимость 1 кВт•ч тепловой энергии с учетом стоимости только топливной составляющей равна 2,4 рублей, т.е. равна стоимости электроэнергии.

Несмотря на это часто фермеры вынуждены применять такой дорогой вид теплоснабжения, поскольку от микроклимата в фермах напрямую зависят надои молока (рисунок 1). Это связано с тем, что длительная селекция пород животных по продуктивному признаку привела к некоторому ослаблению энергосберегающих механизмов адаптации (физической терморегуляции) и, наоборот, развитию энергорасточительных процессов приспособления (химической терморегуляции), что сказывается на продуктивности животноводства.



Рисунок 1. Зависимость надоев молока и удельного расхода кормов от температуры воздуха при влажности 75 - 80 % в зоне размещения коров

Как следует из рисунка 1, потери в молочном животноводстве могут быть достаточно большими при отсутствии инженерного оборудования поддержания микроклимата на фермах (системы холодотеплоснабжения).

Использование электроэнергии для генерации теплоты ТН в эпоху социализма показало следующее (таблица 8).

Таблица 8. Электропотребление на теплоснабжение сельского дома заводского изготовления при использовании ТН для извлечения теплоты грунта в условиях Латвийской ССР

Потребители энергии	Расход электроэнергии, QЭ	Полученная теплота из грунта QГ (кВт•ч)	QГ/ QЭ
	кВт•ч	%
Отопление Горячее водоснабжение Бытовые расходы кроме приготовления пищи	8700 3553 1824	61,8 25,2 13,0	-- -- --	-- -- --
ВСЕГО	14077	100	30427	2,483

Как следует из таблицы 8, при стоимости 1 кВт•ч электроэнергии в 3 - 5 раз выше, чем 1 кВт•ч тепловой, теплоснабжение ТН от естественной теплоты грунта экономически не выгодно, конечно по сравнению с прямым использованием электроэнергии на обогрев [12].

Но не везде, т.к. в российской электроэнергетике длина линий электропередачи -- 2,5 млн км. Транспортная составляющая в общем тарифе на электроэнергию достигает 45 - 50 % и выше. Генерация электроэнергии неравномерна по территориям. Из-за этого разница в цене электрической энергии, например, для жителей Сибири в 2010 году достигала пяти раз. В Иркутской области -- 62 коп./кВт•ч (для сельского населения 43,4 коп./кВт•ч). При одноставочном тарифе жители Алтайского края платили 2,56 руб./кВт•ч, а при использовании дифференцированного тарифа жители, имеющие газовые плиты, за электроэнергию в пиковые часы платили 3,8 руб./кВт•ч, а в ночные часы -- 1,94 руб./кВт•ч.

Поскольку экономическая эффективность использования ТН в основном зависит от стоимости электроэнергии, то электроприводные ТН должны применяться когда:

· температура стоков (грунта) большую часть года выше 20 ?С (коэффициент трансформации ТН электроэнергии в теплоту более 5);

· потребитель теплоты децентрализован;

· отопительный сезон краток (когда строительство разветвленных теплотрасс экономически не выгодно);

· имеется значительный избыток дешевой электроэнергии (ГЭС, ВЭС);

· производство электроэнергии не связано со сжиганием органического топлива, с параллельным производством теплоты, например, на ГЭС, ФЭС, ВЭС.

Однако и здесь есть противоречия. Когда электроэнергия дешевая, то зачем покупать дорогой ТН, не выгоднее ли с финансовой точки зрения жителю дома использовать электроэнергию на обогрев напрямую. Это аналогично тому: зачем покупать дорогие энергосберегающие электрические лампочки, если они не окупаются за время эксплуатации.

Отработка эффективного теплоснабжения проводилась и на комбинированных системах теплоснабжения (КСТ), с использованием солнечной и ветровой энергии.

Исследование по использованию КСТ показало её затратность из-за большого количества дублирующих друг друга устройств, капиталоемкости и малых К_ИУМ (табл. 9)

Таблица 9. Энергопотребление сельского дома на теплоснабжение при КСТ с широким использованием нетрадиционных источников энергии в условиях Латвийской ССР

Расход и покрытие теплопотребления	тыс. кВт•ч	%
Потребность в тепловой энергии на теплоснабжение дома То же, с улучшенной теплоизоляцией То же, при установке рекуперативного теплообменника Покрытие потребности на теплоснабжение дома от солнечного коллектора от ВЭС от электрического котла от пиковой топливной тепловой установки	50 40 32 3 9 12 8	-- -- 100 9,4 28,1 37,5 25,0

В представленной КСТ по мнению исследователей [12] в принципе возможна её работа при работе солнечного коллектора, ВЭС и электрического котла (использующего ночную электроэнергию) на общий аккумулятор.

3. Составляющие эффективности системы теплоснабжения на базе солнечного соляного пруда и котлована с водой в Омской области

Работа любой системы централизованного теплоснабжения имеет свои особенности. Так, например, для того чтобы поднять температуру внутри помещений с централизованным теплоснабжением на 1 ?С, нужно прокачивать через систему на 15 - 17 % больше теплоносителя (горячей воды). Аналогично, при сильных морозах, из-за повышения потерь тепла в теплотрассах, для их компенсации необходимо увеличивать прокачку теплоносителя по их трубам. Но тут возникает серьезное ограничение, которое накладывается, во-первых, параметрами эксплуатации тепловых систем (давлением и расходом теплоносителя), а во-вторых, изношенностью. Невозможно бесконечно наращивать потребляемую тепловую нагрузку, поскольку сети испытывая предельную нагрузку быстрее «старятся».

Для повышения температуры помещений, локально отапливаемых ТН, не требуется, в отличие от централизованного теплоснабжения, работа системы на пределе, потому что, если нет тепловой сети, то нет и дополнительных потерь тепла при морозах. Так при исследовании работы традиционного ТН установлено. Удельная тепловая мощность расположенного в подвале дома грунтового теплообменника, отнесенная к одному погонному метру трехметровой скважины с U-образными полиэтиленовыми трубками диаметром 16Ч2 мм, находится в интервале 24 - 52 Вт/м. Величина удельного теплового потока из грунта, отнесенная к площади той части здания, в которой пробурены скважины, находится в диапазоне 39 - 86 Вт/м². Изменение температуры наружного воздуха в период проведения исследований в интервале значений от +28 до минус 15 ?С, не оказало заметного влияния на величину теплового потока от грунта, расположенного под зданием.

Поскольку точное определение закономерностей тепловых режимов сложных системных контуров ТН представляет собой практически неразрешимую математическую задачу, в то же время и эмпирический поиск в силу огромного разнообразия конструктивных решений, становится неоднозначным. Изыскание указанных закономерностей целесообразно производить на базе соответствующих разумных допущений, и дробления, позволяющих построить простые математические модели, которые, не позволяют количественно оценить всю систему, но без большого ущерба количественных показателей отдельных элементов контура дают возможность изучать и качественно оценивать происходящие в системе процессы.

Рассматриваемая система теплоснабжения для Омской области из монографии [13] представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема системы теплоснабжения (ТН_ТП): 1 - солнечное излучение; 2, 7 - теплоизоляционное покрытие; 3 - конденсатор теплового насоса; 4 - дроссель; 5, 10 - регулятор потока хладагента; 6 - испаритель теплового насоса; 8 - воздуховод; 9 - котлован с талой водой; 11 - хладомёт (двигатель Стирлинга с компрессором); 12 - тепловая гравитационная труба (термосифон); 13 -грунт; 14 - солнечный соляной пруд

Принцип работы системы теплоснабжения (рис. 2), обеспечивающей зимой поддержание соответствующей температуры в помещениях отдельно стоящего здания, происходит следующим образом. Хладомёт 11 (двигатель Стирлинга с компрессором) обеспечивает обогрев помещений посредством циркуляции хладагента по рабочему контуру теплоприводного теплового насоса (ТН_ТП): конденсатор 3 - дроссель 4 - испаритель 6. Хладомёт 11 работает от энергии сгорания биометана, обогревающего укороченную тепловую трубу 12 (конструкция топок-форсунок условно не показана), или горячей воды системы отопления. В качестве органического топлива для обогрева тепловой трубы 12 может быть использован торф, высушенный с использованием солнечной энергии.

В испарителе 6 за счет тепловой энергии воды 9 происходит парообразование хладагента, пар далее подогревается от теплоты грунтов, расположенных под котлованом, зданием и под прудом (13) и рассола пруда 14. Подогретый пар сжимается в компрессоре с повышением температуры, затем горячий пар хладагента поступает в конденсатор 3, где он, вначале частично охлаждается, затем конденсируясь, отдает теплоту фазового перехода на обогрев помещений. Конденсат хладагента поступает в дроссель 4, где его давление понижается, а затем - в испаритель 6. Цикл повторяется [13].

Расчетная схема внешних и внутренних энергетических связей системы теплоснабжения изображенной на рисунке 2, представлена на рисунке 3.

Рисунок 3. Принципиальная расчетная схема внешних и внутренних энергетических связей системы теплоснабжения: т - теплота; м - механическая энергия; - поступление теплоты от сжигания биометана; - отпуск теплоты от теплового насоса, от конвектора (неиспользованной теплоты термодинамических циклов двигателя Стирлинга), рекуперируемой теплоты отходящих газов; - потери теплоты с отходящими газами

Энергетическая эффективность предложенной системы теплоснабжения основывается на том, что в её составе уже есть источники низкопотенциальной теплоты (талая вода котлована, грунт, соляной рассол пруда). Это двухступенчатая система (по времени) генерации теплоты.

Причем первая ступень генерации, запасание низкопотенциальной теплоты водой котлована, грунтом и рассолом пруда, была осуществлена в летний период с совершением полезной работы -- выработкой холода.

Учитывая это, остановимся на самых важных моментах.

Первый момент, -- это то, что в приведенной выше системе теплоснабжения (рисунки 2, 3) испарение хладагента, достижение его паром 100 % сухости и последующий перегрев этого пара перед компрессором в ТН_ТП (в отопительный период) осуществляется как минимум в 2 - 3 этапа. Вначале хладагент испаряется за счет теплоты талой воды котлована (или наружного воздуха), а также, за счет теплоты грунта, под котлованом. Окончательное испарение во влажном паре жидкого хладагента, при его дальнейшем движении по испарительному контуру ТН_ТП, осуществляется за счет теплоты грунта, находящегося под зданием. Зимой это будет теплота, «покидающая» здание через подвал (эти тепловые потери для многоэтажного жилого дома обычно составляют около 10 %, от всех потерь). И наконец, пар хладагента дополнительно подогревается: от теплоты грунта, находящегося под солнечным соляным прудом. От теплоты, придонного рассола пруда, «теряемой» прудом вниз, за счет теплопроводности изоляции дна пруда и грунта (рисунки 2 и 4).



Рисунок 4. Принципиальная схема системы теплоснабжения и круговой процесс в Т, s-диаграмме: КМ - компрессор; ОП -- охладитель пара хладагента; К - конденсатор; ОК - охладитель конденсата хладагента; ДР - дроссель; И - испаритель; ПП₁ - перегреватель пара рабочего тела, расположенный под котлованом; ПП₂ - перегреватель пара хладагента, расположенный под зданием; ПП₃ - перегреватель пара хладагента, расположенный под солнечным соляным прудом; ПП₄ - перегреватель пара хладагента, расположенный в солнечном пруду (В схеме условно не показан испаритель, размещенный на воздухе).

Как видно из схемы (рисунок 4) и конденсатор тоже по существу представлен 3^х ступенчатым. Такое «дробление» конденсатора на 3 ступени возможно (выполнимо) только при размещении системы теплоснабжения на малых объектах. Только в этом случае можно подобрать участки здания с разными требованиями по температуре обогрева, обеспечив соответствующую прокладку «трассы» конденсации. Так оборудование ОП можно разместить в детской или в комнатах проживания пожилых, оборудование ОК можно использовать для подогрева, поступающего в здание холодного воздуха или холодной воды. На ТНС можно организовать только эффективный регенеративный теплообмен. На ТНС для размещения оборудования ОП и ОК необходимы соответствующие по мощности источники потребления теплоты.

Как видно из рисунка 4, при движении хладагента по испарительному контуру предложенного ТН_ТП, температура низкопотенциальных источников теплоты постепенно возрастает. Пар хладагента будет поступать в компрессор с температурой придонного рассола пруда. Поздней осенью, в начале зимы температура придонного рассола пруда будет оставаться порядка 20 - 40 ?С, и даже выше. Следовательно, в этот период времени для поднятия температуры пара хладагента сжатием до 75 - 85 ?С будет требоваться минимальное удельное количество механической энергии. Дополнительно тепловую энергию для зимнего периода можно аккумулировать тепловыми аккумуляторами с использованием теплоты фазового перехода. Так, одним из наиболее простых и доступных рабочих веществ, для аккумулирования солнечной энергии прудом, может быть аккумулятор теплоты, заполненный парафином. Его температура плавления 40 - 56 ?С, теплоемкости: жидкой фазы 2,68 кДж/(кг•?С), твердой фазы -- 2,35 кДж/(кг•?С), теплота плавления 156 кДж/кг. Эти физические характеристики парафина позволяют накапливать (в интервале температур плавления) примерно в 3,5 раза больше теплоты, чем вода. Фактический коэффициент трансформации теплоты в этот период может быть и не столь высоким. Однако перегретый пар обеспечивает при сжатии повышение его температуры на входе в ОП.

По мере прохождения отопительного сезона талая вода котлована будет охлаждаться интенсивнее рассола пруда, т.к. будет отдавать наибольшее количество теплоты -- в котловане осуществляется самый энергоемкий процесс холодильного цикла -- испарение хладагента. Вначале в большие морозы, возможно, будет происходить образование льда на испарителе (при малых площадях теплопроводящих стержней), и основной забор низкопотенциальной теплоты тогда будет, перемещаться в ПП₁, затем по мере его захолаживания (обрастания его испарителя ледяными наростами) интенсивный забор теплоты будет в ПП₂, и так далее. Во время смягчения морозов, когда потребление низкопотенциальной теплоты уменьшается они (котлован, ПП₁, ПП₂ и т.д.) частично восстанавливают свой потенциал, за счет выравнивания температуры в массивах. Восстановление может быть обеспечено за счет работы испарителя, размещенного на воздухе, за счет теплоты воздуха в оттепели.

В грунтовых аккумуляторах теплоты труднее организовать отбор тепла из массива, т.к. проблематично без вскрытия грунта рационально расположить «веером» теплопроводящие стержни. Если же стержни монтировать со вскрытием грунта, то после засыпки стержней теплопроводность массива (засыпки) будет примерно в 2 раза, ниже, по сравнению с грунтом естественной плотности, до вскрытия.

Захолаживание источников низкопотенциальной теплоты, тех, где происходит испарение хладагента, обуславливается следующим. Так, для испарения, например, 1 кг фреона Ф-12 в котловане при температуре минус 5 ?С и давлении 2,6 кгс/см² требуется 154 кДж теплоты, а для перегрева 1 кг его пара с - 5 до + 30 ?С при том же давлении, всего 15,9 кДж теплоты (в 9,7 раза меньше). Если при этом с - 5 до + 5 ?С пар Ф-12 при давлении 2,6 кгс/см² будет, подогреваться за счет теплоты грунта, находящегося под котлованом, затем за счет теплоты грунта, находящегося под зданием и от теплоты грунта, находящегося под солнечным соляным прудом, и на это будет, тратится 6,4 кДж теплоты, то, при работе ТН_ТП с рабочим телом Ф-12 из пруда будет забираться, для рассмотренного диапазона температур и давления, всего 9,5 кДж теплоты, т.е. в 16,2 раз меньше теплоты, чем из котлована.

...