Современные энергосберегающие мероприятия в ЖКХ.

Снижение потерь в сетях. Внедрение учётно-билинговых систем, стимулирующих потребителей к экономии. Усиление тепловой защиты зданий.

Автоматизация погодного регулирования теплоснабжения. Рекуперация и регенерация тепла отработанного воздуха.

Использование альтернативных видов энергии: тепловые насосы, солнечные батареи. Поквартирная разводка системы отопления.

Индивидуальные источники тепла.

Литература:

1.Кузник И.В. Централизованное теплоснабжение. Проектируем эффективность.- М., 2007.-100с.

2.Генцлер И.В. и др. Энергосбережение в многоквартирном доме: Информационно-методическое пособие.- Тверь: Научная книга, 2009.-130с.

Использование возобновляемых источников тепла

Тепловые насосы.

Существенно повышает энергоэффективность национальных экономик использование возобновляемых источников энергии, к которым относятся солнечное излучение, ветер, биотопливо, тепло грунта, воды и атмосферы.

Наибольшее распространение получило использование тепла окружающей среды с помощью тепловых насосов.

В природе тепло самопроизвольно передаётся от более нагретого тела менее нагретому. Для передачи тепла в обратном направлении необходимо использовать холодильную машину, в которой осуществляется обратный термодинамический цикл.

Холодильные машины применяются в холодильниках, кондиционерах и тепловых насосах. По сути все эти устройства являются тепловыми насосами, то есть переносят тепло. Отличие только в том, откуда и куда переносится.

В домашних холодильниках тепло забирается у продуктов, помещённых в холодильник, и через оребрённый конденсатор на задней стенке холодильника передаётся воздуху кухни.

В кондиционерах тепло забирается у воздуха помещения и выносится на улицу. В реверсивных кондиционерах с помощью четырёхходового клапана может изменяться направление переноса тепла. В холодное время года такие кондиционеры забирают тепло на улице и переносят в помещение для его обогрева.

В тепловых насосах тепло забирается у грунта, воды или атмосферы и переносится в помещение для обогрева.

Во всех описанных устройствах принцип действия и состав холодильных машин (тепловых насосов) одинаков.

На рисунке 5 приведена схема теплового насоса, использующего тепло грунта для теплоснабжения жилого дома.

Грунтовый замкнутый контур (1), по которому циркулирует рассол (смесь воды с антифризом), состоит из пластинчатого теплообменника B/C, насоса, обеспечивающего циркуляцию рассола (на схеме не показан), и теплообменных труб большой протяжённости, заглублённых в грунт на глубину ниже глубины промерзания.

Компрессионная холодильная машина (2) состоит из испарителя С, компрессора D, конденсатора E и терморегулирующего расширительного крана F, соединённых трубопроводами и образующих замкнутый герметичный контур, внутри которого циркулирует хладагент.

Контур теплоснабжения (3) состоит из пластинчатого теплообменника G/E, насоса, обеспечивающего циркуляцию рассола (на схеме не показан), систем теплопотребления и соединяющих их трубопроводов.

Рис.5. Схема теплового насоса

Температура грунта на глубине заложения теплообменных труб всегда больше температуры рассола, поэтому от грунта рассолу теплопроводностью через стенки труб передаётся тепло Q = α×Δt×F,

где α– коэффициент теплопередачи от грунта к рассолу, Вт/^оС м²;

Δt – разница температур между грунтом и рассолом, ^оС;

F – площадь поверхности теплообменных труб, м².

Это тепло через стенку пластинчатого теплообменника B/C теплопроводностью передаётся хладагенту и расходуется на его испарение. Компрессор D cжимает газообразный хладагент, в результате чего он нагревается до 100^оС.

В пластинчатом теплообменнике G/E тепло теплопроводностью передаётся от хладагента воде контура теплоснабжения, которая используется для горячего водоснабжения и отопления помещения. Хладагент при этом конденсируется.

T-s диаграмма идеального обратного термодинамического цикла Карно теплового насоса приведёна на рисунке 6.

Рис.6. Обратный цикл Карно на T-S диаграмме.

На диаграмме отрезок 1-2 отражает изотермическое испарение хладагента в испарителе, отрезок 2-3 – адиобатическое сжатие хладагента в компрессоре, отрезок 3-4 – изотермическую конденсацию хладагента в конденсаторе, отрезок 4-1 – дросселирование хладагента через терморегулирующий клапан F.

На T-s диаграмме площадь прямоугольника b-4-3-a представляет количество тепла, отданного конденсатором: q_к = Т_к (s_b – s_a)

Площадь прямоугольника b-1-2-a эквивалентна количеству тепла, отбираемого хладагентом в испарителе q₀: q₀ = Т₀ (s_b – s_a)

Разность этих площадей, или площадь 1-2-3-4, есть затраченная работа W:

W = q_к - q₀

Когда холодильная машина используется для охлаждения (в холодильнике, кондиционере), для оценки её эффективности применяется холодильный коэффициент ε, он же EER (energy efficiency ratio), равный отношению холодопроизводительности теплового насоса к мощности, потребляемой компрессором: ε = q₀/W = Т₀/(Т_к – Т₀)

Когда холодильная машина используется для отопления (в тепловом насосе и в реверсивном кондиционере), для оценки её эффективности применяется отопительный коэффициент μ, он же СОР (coefficient of performance), равный отношению тепла , отданного конденсатором q_к, к мощности, потребляемой компрессором:

μ = q_к/W = ε + 1 = Т_к/(Т_к – Т₀)

Изменение направления движения хладагента в контуре теплового насоса с помощью четырёхходового крана позволяет изменять направление передачи тепла кондиционером (рис.7).

Рис.7. Сплит-система, имеющая режимы охлаждения и обогрева

При повороте четырёхходового крана на 90^о изменяется направления движения хладагента, внутренний теплообменник становится конденсатором, а внешний - испарителем. Кондиционер начинает переносить тепло с улицы в помещение, т.е. обогревать его.