10806

жилищно-коммунальном и сельском хозяйстве: Учебное пособие. – Волгоград: ВолгГАСА, 2003. – 100 с.

2.Тихонравов, В. С. Ресурсосберегающие биотехнологии производства альтернативных видов топлива в животноводстве: науч. аналит. Обзор / В.С. Тихонравов. – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2011.

–52 с.

3.Методика проектирования биогазовой установки Biteco-biogas 2017 – 19 с.

Е.А. Середенина, М.В. Корягин

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ВЫБОР ВАРИАНТА ТЕПЛОВОГО НАСОСА ДЛЯ МНОГОКВАРТИРНОГО ЖИЛОГО ДОМА

Системы теплоснабжения с использованием тепловых насосов могут применяться для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

В качестве низкопотенциальных (низкотемпературных) источников теплоты могут использоваться различные ресурсы [1]:

В зависимости от сочетания вида источника низкопотенциальной теплоты и нагреваемой среды тепловые насосы делятся на следующие типы [2]:

-воздух – воздух (теплота забирается из окружающего воздуха, а в качестве теплоносителя в системе теплоснабжения выступает воздух);

-воздух - вода;

-грунт - воздух;

-грунт - вода;

-вода - воздух;

-вода - вода.

Эти типы тепловых насосов отличаются конструктивным исполнением теплообменной части (испарителя и конденсатора) и температурными режимами реализуемых термодинамических циклов.

Рассмотрим преимущества и недостатки разных видов насосов. Разные схемы тепловых насосов рассмотрены в [3].

1) Тепловой насос грунт-вода Самые эффективные, но и самые дорогие схемы предусматривают

отбор тепла от грунта, чья температура не меняется в течение года уже на глубине нескольких метров, что делает установку практически независимой от погоды. Замкнутый контур может быть, как горизонтальным, так и вертикальным.

190

Трубопровод, в котором циркулирует антифриз, зарывают в землю на 30-50 см. ниже уровня промерзания почвы. Минимальное рекомендуемое расстояние между трубами коллектора - 1,5 метра, минимум - 1,2. Здесь не требуется бурение, но требуются более обширные земельные работы на большой площади, и трубопровод более подвержен риску повреждения. Эффективность такая же, как при отборе тепла из скважины. Специальной подготовки почвы не требуется. Но желательно использовать участок с влажным грунтом, если же он сухой, контур надо сделать длиннее. Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 м трубопровода в год: в глине - 50-60 кВт*ч, в песке - 30-40 кВт*ч, для умеренных широт, на севере цифры меньше. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходим земляной контур длиной 350-450 м, для укладки которого потребуется участок земли площадью около 400 м² (20х20 м). При правильном расчёте контур не влияет на зелёные насаждения.

2)Тепловой насос вода-вода.

Контур такой системы размещается волнисто или кольцами в водоем (озеро, пруд, река) ниже глубины промерзания. Это самый экономичный вариант. При использовании в качестве источника тепла близлежащего водоёма контур укладывается на дно.

Глубина не менее 2х метров, зависимо от географической широты местности. Коэффициент преобразования энергии тепловым насосом такой же, как при отборе тепла от грунта. Ориентировочное значение тепловой мощности на 1 м трубопровода - 50 Вт. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходимо уложить в озеро контур длиной 200 м. Чтобы трубопровод не всплывал, на 1пог.м. устанавливается около 5 кг груза.

3)Тепловой насос воздух-вода

Тепловой насос воздух вода – оборудование, предназначенное для извлечения тепла из атмосферного воздуха, дальнейшего использования в системах горячего водоснабжения и отопления зданий.

Такие тепловые насосы легки в установке, не требуют бурения скважин и прокладки труб. Конструкция данного вида оборудования может быть выполнена в виде сплит-системы либо моноблока.

Сплит-система состоит из двух блоков – наружного и внутреннего, которые соединяются коммуникациями. Наружный блок укомплектован вентилятором и испарителем, он устанавливается в небольшом удалении от дома. Внутренний блок содержит конденсатор и автоматику, его монтируют внутри дома.

По универсальности применения климатических условия северных широт, этот тип насосов пока проигрывает другим типам насосов. Хотя сами насосы дешевле, и прокладки труб или бурения скважин не требуется, но из морозного воздуха толку то мало. Поэтому такие

191

тепловые насосы рекомендуется использовать только в южных широтах, где максимальная температура зимой не опускается ниже -15° С.

Возьмем для примера многоквартирный дом.

Согласно расчету на отопление дома по расчетным температурам наружного воздуха требуется 46,85 кВт тепловой энергии.

Средний расход теплоты на горячее водоснабжение здания 8,5 кВт.

где - укрупненный показатель среднего расхода теплоты на горячее

водоснабжение, Вт/ч, на одного человека.

(средняя за отопительный период норма расхода воды

при температуре 55°С на горячее водоснабжение в сутки на 1 чел. - 90 л). - количество человек.

Максимальный расход теплоты на горячее водоснабжение: Вт

Таким образом, максимальное теплопотребление жилого здания составляет 50,33 кВт.

Так как в холодный период года температура воздуха редко снижается до расчетной, то теплового насоса мощностью около 70% от всех теплопотерь дома достаточно, чтобы покрыть до 95% потребности теплоты за целый год.

А для погашения пиковых нагрузок необходимо запроектировать альтернативный тепловому насосу источник теплоты, например электрический или пилетный котел.

Таким образом, необходимо подобрать тепловой насос со следующими характеристиками:

1)мощность – не менее 28,7 кВт;

2)источник низкопотенциальной теплоты – вода, грунт;

3)внешний контур – воздух;

Нами было подобрано несколько вариантов теплового насоса. Результаты расчета сведены в Таблицу 1.

Таблица1. Сравнение видов тепловых насосов

	Вид ТН	Бренд	Мощность,	Стоимость	Стоимость	Окупаемо	срок
			кВт		монтажа	сть	служ
							бы
	Воздух-	NIBE	2,5-22,9	от 560000р	до 150000	3л-5л
	Вода
	Грунт –	NIBE	1,7-35,6	от 680950р	до 1200000	5-7л	5-30л
	Воздух
	Грунт –	NIBE	0,8-40,5	от 750000р	до 1895000	5-7л

192

Вода
Вода -	NIBE	0,9-45,6	от 350000р	до 950000	2-5л
Воздух
Вода -	NIBE	0,9-27,8	от 650000р	до 980000	3-6л
Вода

Благодаря современному взгляду на данный вид теплоснабжения ряд производителей тепловых насосов очень разнообразен, поэтому необходимо каждый вариант рассматривать индивидуально.

Литература

1.Корягин М.В. Использование тепловых насосов в системах теплоснабжения/ М.В. Корягин, Е.А. Середенина // Международный студенческий научный вестник / Общество с ограниченной ответственностью "Информационно-технический отдел Академии Естествознания" – Пенза, 2016 - №3-1 – С.143-145.

2.Корягин М.В. Особенности проектирования тепловых насосов при строительстве жилых зданий/ М.В. Корягин, Е.А. Середенина// 18-й Международный научно-промышленный форум "Великие реки’2016". Труды конгресса. Т.2. Н.Новгород, ННГАСУ, 2016. С. 169-171.

3.Корягин М.В. Применение тепловых насосов в теплоснабжении многоэтажных зданий/ М.В. Корягин, Е.А. Середенина // Технические науки: перспективные исследования и разработки. Сб. науч. Статей. Москва, ООО "Глобальное партнерство по развитию научного сотрудничества", 2018. С. 28-35.

А.А. Смыков, И.В. Схуландзе, М.А. Логинов

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ НА БАЗЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ

Применение в производственных помещениях конвективного или воздушного отопления сопровождается наличием градиентов температуры воздуха по высоте до 1,0 °С/м, что приводит к формированию «тепловой подушки» и вызывает дополнительные потери теплоты в верхней зоне. При лучистом отоплении градиент температуры сводится практически к нулю. Внедрение систем лучистого отопления является одним из путей эффективного использования тепловой энергии. При использовании, данного вида отопления, подача теплоты в рабочую зону осуществляется

193

направленным тепловым излучением, что позволяет отапливать лишь обслуживаемую зону помещения, а не весь его объём. Лучистая передача энергии при прочих равных условиях более эффективна, чем конвективная, поскольку при лучистом отоплении энергия беспрепятственно переносится на большие расстояния в объеме помещения. Воздух не поглощает инфракрасное излучение, а лишь рассеивает его, большая часть энергии аккумулируется в приповерхностных слоях ограждающих конструкций и затем используется для формирования конвективных потоков, обеспечивающих нагрев воздуха рабочей зоны, из этого следует, что отопительные приборы можно располагать под потолком, в конструкциях ограждений и т.д. [1, 2].

В основу классификации отопительных приборов можно положить различные характеристики (температура поверхности прибора, конструктивное устройство, расположение прибора, теплоноситель и т.д.). Но самым важным фактором принято считать температуру поверхности отопительного прибора, поскольку она, в первую очередь, определяет его остальные характеристики и играет важную роль в формировании теплового режима объекта теплоснабжения.

По температуре поверхности классифицируют лучистые нагреватели, но этот показатель одновременно определяет и их конструктивное устройство. Поэтому в [2] предлагается следующая классификация лучистых отопительных приборов:

–нагреватели с низкой температурой поверхности и большой тепловой инерцией;

–нагреватели со средней температурой поверхности и малой тепловой инерцией;

–нагреватели с высокой температурой поверхности и большой тепловой инерцией.

Также классификация аппаратов инфракрасного излучения может быть проведена на основании температурных характеристик и спектрального состава излучения:

–источники с температурой 1000…1500 С и максимальной энергией в диапазоне длины волны 0,76…2,5 мкм (белое свечение);

–источники с температурой 700…1000 С и максимальной энергией

вдиапазоне длины волны 2,3…3,5 мкм (красное свечение);

–источники с температурой 300…700 С и максимальной энергией в диапазоне длины волны 3,5…5 мкм (тёмно-красное свечение);

–источники с температурой 35…300 С и максимальной энергией в диапазоне длины волны 5,8…9 мкм (тёмное свечение).

Наиболее перспективными в настоящее время являются системы лучистого отопления на базе низкотемпературных инфракрасных излучателей, использующих в качестве теплоносителя воду. По сравнению с газовыми инфракрасными излучателями они имеют ряд преимуществ:

194

–высокий уровень пожарной безопасности;

–система отопления не производит выбросов в атмосферу;

–допустимы к установке в более широком спектре помещений. Рассмотрим низкотемпературное лучистое отопление на примере

водяных низкотемпературных инфракрасных излучателей. На данный момент эти отопительные приборы не получили должного распространения на рынке России, но за рубежом они достаточно популярны. Одним из флагманов производства водяных низкотемпературных инфракрасных излучателей является немецкая компания «Флайг + Хоммель», в частности их Российское подразделение. Пример такого отопительного прибора приведён на рисунке 1.

Рис. 1. Водяной низкотемпературный инфракрасный излучатель марки Klix coanda 600 фирмы «Флайг + Хоммель»

Монтаж водяных низкотемпературных инфракрасных излучателей прост, быстр и экономичен. Такие отопительные приборы лучистого отопления экономичны в плане капиталовложений, запуска и обслуживания, являясь энергосберегающим решением по распределению тепла в помещениях и эксплуатации энергоносителей [3].

Использование водяных низкотемпературных инфракрасных излучателей позволяет достичь такого же уровня комфорта, что и при использовании систем конвективного обогрева, при меньшей температуре воздуха. В рабочей зоне производственных помещений допускается снижение величины температуры воздуха рабочей зоны tв.р до 4 С по сравнению со значениями, предусмотренными СанПиН 2.2.4.548-96 [4], что приводит к снижению потерь теплоты в окружающую среду и, соответственно, снижает затраты энергии, направленные на их

195

компенсацию. В свою очередь, снижение энергопотребления вносит существенный вклад в экологию и сохранение природных ресурсов. Равномерное распределение теплоты без принудительного движения воздуха позволяет значительно уменьшить уровень пыли и шума, в результате чего достигается высокий уровень комфорта и гигиены в отапливаемом помещении. Водяные низкотемпературные инфракрасные излучатели также могут быть использованы и для распределения холода в помещениях, а так же, обладая сравнительно низкой температурой поверхности, водяные панели могут быть применены в качестве систем «антиконденсат», например, в помещениях с большой поверхностью остекления там, где существует риск выпадения конденсата на светопрозрачных ограждающих конструкций – атриумы, оранжереи, бассейны, витрины и др. Примеры водяных низкотемпературных инфракрасных излучателей приведены на рисунке 2.

Рис. 2. Водяные низкотемпературные инфракрасные излучатели, установленные в производственном помещении

Данные отопительные системы могут комплектоваться при различных видах монтажа и подключения различными инсталляционными принадлежностями. Система водяного лучистого отопления сократить эксплуатационные расходы на энергоносители благодаря отличному от конвективной системы (радиаторы, регистры, воздушно-отопительные агрегаты и др.) принципу передачи теплоты. Применение водяных потолочных панелей лучистого отопления в помещениях высотой свыше 5-ти метров позволяет экономить более 40% энергоносителей [3, 5, 6], которые расходуются для работы системы отопления. Водяные потолочные панели инфракрасного отопления являются самым экологическим и экономичным оборудованием для отопления помещений, так как обеспечивают максимальный комфорт при минимальной температуре воздуха.

Очевидно, что в ближайшее время задача экономии энергоресурсов станет еще приоритетнее. В связи с этим в сфере создания, модернизации и

196

эксплуатации доминирующим фактором станет обеспечение минимальных тепловых потерь в зданиях за счет разработки и использования энергоэффективного оборудования и систем энергообеспечения, такого как водяные низкотемпературные инфракрасные излучатели, обеспечивающие комфортный тепловой режим внутренней среды, снижение расхода тепловой энергии и гибкую систему зонирования помещений.

Литература

1.Мачкаши, А. Лучистое отопление / А. Мачкаши, Л. Банхиди; под ред. В.Н. Богословского и Л.М. Махова [пер. с венгерского В.М. Беляева] – М.: Стройиздат, 1985. – 464 с.

2.Родин, А.К. Газовое лучистое отопление / А.К. Родин – Л.: Недра, 1987. – 191 с.

3.Куриленко, Н.И. Тепловой режим производственных помещений с системами отопления на базе газовых инфракрасных излучателей/ Н.И. Куриленко, В.И. Максимов, Г.Я. Мамонтов, Т.А. Нагорнова // Томский политехнический университет. – 2013. – 101 с.

4.СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. М.: 2001. – 20 с.

5.Бухмиров, В.В. Алгоритм расчёт систем лучистого отопления помещений / В.В. Бухмиров, С.А. Крупенников, Ю.С. Солнышкова // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. – 2010. – Вып. 4. – С. 23…25.

6.Бодров, В.И. Теплофизические характеристики теплового контура зданий с газовыми инфракрасными излучателями / В.И. Бодров, А.А. Смыков // Сантехника, отопление, кондиционирование, энергосбережение, 2014. – № 7. – С. 52…55.

Н.Д. Софонова, Е.Н. Семикова

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ОСОБЕННОСТИ ВОДОПОДГОТОВКИ В СОВРЕМЕННЫВОДОГРЕЙНЫХ КОТЕЛЬНЫХ НА ПРИМЕРЕ КОТЕЛЬНОЙ С КОТЛАМИ «POLIKRAFT» DUOTHERM-2500

При проектировании котельных водоподготовке уделяется особое внимание, поскольку качественная подготовка теплового оборудования и теплоносителя является залогом бесперебойной работы котельной в течение отопительного сезона. Выбор наиболее оптимального способа

197

деаэрации теплоносителя для отопительной котельной с водогрейными котлами является одним из главных аспектов, рассматриваемых при принятии инженерных решений по организации водоподготовки.

Объектом проектирования является отопительная котельная с водогрейными котлами «POLIKRAFT» DUOTHERM-2500, расположенная в микрорайоне Мотмос г. Выкса. В котельной принята двухконтурная схема подготовки теплоносителя. Параметры теплоносителя котлового контура: 105-75 С, сетевого контура: 95-75 С. Система теплоснабжения закрытая, двухтрубная.

Выбор метода обработки теплоносителя для котлового контура и тепловых сетей определяется требованиями к качеству подпиточной воды для данного типа котлов и зависит от качества исходной воды и вида системы теплоснабжения. [1]

Для обоснования выбора методов водоподготовки производился отбор проб исходной воды из хозяйственно-питьевого водопровода системы центрального холодного водоснабжения микрорайона. Результаты лабораторных исследований исходной воды представлены в таблице 1.

Для удаления коррозионно-активных газов из подпиточной воды применяются следующие основные способы деаэрации:

а) термические:

деаэрация в деаэраторах атмосферного типа,

деаэрация в деаэраторах повышенного давления,

вакуумная деаэрация;

б) химические:

использование стальных насадок,

использование реагентов.

Использовать деаэраторы атмосферного типа и повышенного давления в водогрейной котельной экономически нецелесообразно, так как для этого необходимо устанавливать паровой котел для выработки пара, а рассматриваемая котельная водогрейная.

Для вакуумной деаэрации, в соответствии с требованиями [1], необходимо крупногабаритное оборудование, установка инжекционных насосов, баков рабочей воды и промежуточных баков деаэрированной воды, а также высоко расположенных площадок для обслуживания. Это затрудняет обслуживание оборудования котельной, увеличивает капиталовложения и затраты на эксплуатацию.

Химический способ деаэрации заключается в том, что нагретую воду пропускают сквозь колонну, заполненную стальной насадкой. Вода вызывает коррозию стали, при этом большая часть растворенного в воде кислорода расходуется на протекание коррозионных процессов, таким образом в подготовленной воде содержание кислорода снижается. Это занимает довольно длительное время. Кроме того, продукты коррозии необходимо удалять при помощи фильтрования. Такой метод является

198

малоэффективным, так как требует относительно частой замены стальных насадок, постоянного контроля и не может обеспечить расходов воды, сравнимых с расходами, которые мы можем получить при термической деаэрации.

Более перспективным представляется химический способ деаэрации с применением реагентов.

Химические методы деаэрации на основе реагентов основаны на избирательном взаимодействии удаляемых газов с дозируемыми реагентами. Для связывания кислорода в питательной и сетевой воде используются реагенты, позволяющие снизить концентрацию кислорода и углекислого газа до нормативных значений. Таким образом, может быть достигнуто требуемое качество сетевой воды без применения специального крупногабаритного деаэрирующего оборудования. Также очень важными преимуществами являются исключение необходимости постоянного технического контроля, удобство и простота обслуживания.

Таблица 1 Результаты анализа исходной воды

Химическая лаборатория МУП «ВТЭ» и ООО « Водоканал»

№	Определяемые			Результаты	Гигиенический	Единицы	НД на методы
					норматив,
п/п	показатели			исследований		измерения	исследований
					не более
1	2			3	4	5	6
				Органолептические показатели
1	Запах (60º С)			0	2	Баллы	ГОСТ
2	Привкус в	баллах,
				0	2		3351-74
	не более
3	Цветность			20,6	35	Град.	ГОСТ
							Р 52769-07
4	Мутность			1,3	2	Мг/дм3	ГОСТ 3351-
							74
	Химические вещества, влияющие на органические показатели
5	Водородный					Единица	НПД Ф
				7,4	От 6 до 9		14.1:2:3:4.121
	показатель рН					рН
							-97
6	Железо общее,		не	0,8	1	Мг/дм3	ГОСТ
	более						4011-72
7	Окисляемость			1,4	5	МгО/дм3	НПД Ф
	перманганантная						14.2:4.154-99
8	Жесткость	общая,		5,4	7	Мг-экв/кг	ГОСТ
	не более						Р 52407-2005
9	Сухой остаток,		не	250	1000	Мг/дм3	ГОСТ
	более						18164-72

199