Низкотемпературные режимы систем отопления как предпосылка эффективного применения конденсационных котлов и тепловых насосов
Для существующего здания рассмотрены потоки тепловых потерь и потоки теплоты от нагревательных приборов до и после его тепловой изоляции.
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2008
|
| Series: | Промышленная теплотехника |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61187 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Низкотемпературные режимы систем отопления как предпосылка эффективного применения конденсационных котлов и тепловых насосов / Н.М. Жовмир // Промышленная теплотехника. — 2008. — Т. 30, № 5. — С. 62-68. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61187 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-611872025-02-09T13:13:21Z Низкотемпературные режимы систем отопления как предпосылка эффективного применения конденсационных котлов и тепловых насосов Low temperature modes of heating systems as a key for efficient application of condensing boilers and heat pumps Жовмир, Н.М. Коммунальная и промышленная теплоэнергетика Для существующего здания рассмотрены потоки тепловых потерь и потоки теплоты от нагревательных приборов до и после его тепловой изоляции. Для існуючого будинку розглянуто потоки теплових втрат та потоки теплоти від нагрівальних приладів до та після його теплової ізоляції. For an existing building, we study its heat losses and heat flows from heating devices for the states before and after its heat insulation. 2008 Article Низкотемпературные режимы систем отопления как предпосылка эффективного применения конденсационных котлов и тепловых насосов / Н.М. Жовмир // Промышленная теплотехника. — 2008. — Т. 30, № 5. — С. 62-68. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61187 621.577 + 697.1 ru Промышленная теплотехника application/pdf Інститут технічної теплофізики НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Коммунальная и промышленная теплоэнергетика Коммунальная и промышленная теплоэнергетика |
| spellingShingle |
Коммунальная и промышленная теплоэнергетика Коммунальная и промышленная теплоэнергетика Жовмир, Н.М. Низкотемпературные режимы систем отопления как предпосылка эффективного применения конденсационных котлов и тепловых насосов Промышленная теплотехника |
| description |
Для существующего здания рассмотрены потоки тепловых потерь и потоки теплоты от нагревательных приборов до и после его тепловой изоляции. |
| format |
Article |
| author |
Жовмир, Н.М. |
| author_facet |
Жовмир, Н.М. |
| author_sort |
Жовмир, Н.М. |
| title |
Низкотемпературные режимы систем отопления как предпосылка эффективного применения конденсационных котлов и тепловых насосов |
| title_short |
Низкотемпературные режимы систем отопления как предпосылка эффективного применения конденсационных котлов и тепловых насосов |
| title_full |
Низкотемпературные режимы систем отопления как предпосылка эффективного применения конденсационных котлов и тепловых насосов |
| title_fullStr |
Низкотемпературные режимы систем отопления как предпосылка эффективного применения конденсационных котлов и тепловых насосов |
| title_full_unstemmed |
Низкотемпературные режимы систем отопления как предпосылка эффективного применения конденсационных котлов и тепловых насосов |
| title_sort |
низкотемпературные режимы систем отопления как предпосылка эффективного применения конденсационных котлов и тепловых насосов |
| publisher |
Інститут технічної теплофізики НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Коммунальная и промышленная теплоэнергетика |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61187 |
| citation_txt |
Низкотемпературные режимы систем отопления как предпосылка эффективного применения конденсационных котлов и тепловых насосов / Н.М. Жовмир // Промышленная теплотехника. — 2008. — Т. 30, № 5. — С. 62-68. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| series |
Промышленная теплотехника |
| work_keys_str_mv |
AT žovmirnm nizkotemperaturnyerežimysistemotopleniâkakpredposylkaéffektivnogoprimeneniâkondensacionnyhkotloviteplovyhnasosov AT žovmirnm lowtemperaturemodesofheatingsystemsasakeyforefficientapplicationofcondensingboilersandheatpumps |
| first_indexed |
2025-11-26T01:47:25Z |
| last_indexed |
2025-11-26T01:47:25Z |
| _version_ |
1849815620691951616 |
| fulltext |
Для існуючого будинку розглянуто
потоки теплових втрат та потоки тепло(
ти від нагрівальних приладів до та після
його теплової ізоляції. Показано, що при
виконанні теплової ізоляції існуючих
будівель доцільно зменшувати темпера(
туру теплоносія в їх системах опалення.
Перехід до низькотемпературних ре(
жимів систем опалення забезпечує
більш сприятливі умови для застосуван(
ня конденсаційних котлів та теплових
насосів. Показано, що зменшення теп(
лових втрат будинку на 36% з переве(
денням існуючої системи опалення на
нижчі температури теплоносія забезпе(
чує зменшення споживання електричної
енергії привідним двигуном теплового
насосу у два рази.
Для существующего здания рас(
смотрены потоки тепловых потерь и по(
токи теплоты от нагревательных прибо(
ров до и после его тепловой изоляции.
Показано, что при теплоизоляции суще(
ствующих зданий целесообразно
уменьшать температуру теплоносителя
в их системах отопления. Переход к низ(
котемпературным режимам систем
отопления обеспечивает более благоп(
риятные условия для применения кон(
денсационных котлов и тепловых насо(
сов. Показано, что снижение тепловых
потерь здания на 36 % с переводом су(
ществующей системы отопления на по(
ниженные температуры теплоносителя
обеспечивает снижение потребления
электрической энергии приводным дви(
гателем теплового насоса в два раза.
For an existing building, we study its
heat losses and heat flows from heating
devices for the states before and after its
heat insulation. It is shown that, at heat
insulation of existing buildings, it is reason(
able to decrease the heat carrier tempera(
ture in their heating systems. Transition to
low temperature modes of heating systems
provides more favorable conditions for the
application of condensing boilers and heat
pumps. It is shown, that a decrease in the
building thermal loss by 36% with adjusting
the existing heating system for lower tem(
peratures of the heat carrier cuts in half the
electricity consumption to drive the heat
pump.
УДК 621.577 + 697.1
ЖОВМИР Н.М.
Институт технической теплофизики НАН Украины
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ СИСТЕМ
ОТОПЛЕНИЯ КАК ПРЕДПОСЫЛКА ЭФФЕКТИВНОГО
ПРИМЕНЕНИЯ КОНДЕНСАЦИОННЫХ КОТЛОВ И
ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ
Cp – теплоемкость теплоносителя в системе
отопления;
Fh – площадь поверхности нагрева отопительных
приборов;
kh – коэффициент теплопередачи отопительных
приборов;
mw – расход теплоносителя через отопительные
приборы;
фективности электроснабжения таких систем яв;
ляется задачей, требующей специального подхо;
да и решения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Розинский Д.И., Тимченко Н.П., Круковс�
кий П.Г. Электротеплоаккумуляционное отопле;
ние греющим полом. – К.: НПП “Элетер”, 2001. –
С. 31–46.
2. Круковский П.Г., Розинский Д.И., Тим�
ченко Н.П., Судак О.Ю. Численное моделирова;
ние теплового состояния греющих полов с элект;
рокабельным отоплением (стационарная поста;
новка). – К.: НПП “Элетер”, 2001. – С. 92–99.
3. Справочник по комфортным теплым по;
лам. Технический справочник. – М.: Tyсo
Thermal Controls, 2008. – 32 с.
4. Шульга Ю.И., Розинский Д.И., Громадский Ю.С.,
Долинский А.А., Круковский П.Г., Тимченко Н.П.,
Шевелев В.Б., Черных Л.Ф., Полевой П.П. Елект;
роотопление как составляющая европейского
пути развития систем отопления в Украине. – К.:
НПП “Элетер”, 2001. – С. 16–30.
Получено 18.08.2008 г.
62 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 5
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
Актуальной задачей коммунальной энергети;
ки Украины является переход к применению вы;
сокоэффективных котельных установок, работа;
ющих на природном газе, расширение
использования возобновляемых источников
энергии и местных топлив. Ознакомление с
опытом Европейских стран побуждает интерес к
использованию тепловых насосов для отопле;
ния. Широкое применение тепловых насосов в
системах теплоснабжения предусмотрено “Энер;
гетической стратегией Украины на период до
2030 года и дальнейшую перспективу”.
Действующими строительными нормами уста;
новлены технические нормативы, обеспечиваю;
щие техническую совместимость систем отопле;
ния зданий [1], тепловых сетей [2] и источников
теплоснабжения [3]. Прежде всего это касается
показателей качества теплоносителя и особенно
его температуры, причем нормативами установ;
лены ее предельные значения. В существующей
практике установленные предельные значения
температуры теплоносителя приняты за повсеме;
стную норму – системы отопления жилых зда;
ний рассчитывают на максимально допустимое
значение температуры воды в подающем и обрат;
ном трубопроводах 95 оС/70 оС (при пластмассо;
вых трубопроводах 90 оС/70 оС).
В зарубежной практике распространены низко;
температурные системы отопления, при этом про;
изводятся отопительные котлы для работы по тем;
пературному графику 80 оС/60 оС, 75 оС/60 оС,
50 оС/30 оС и даже 40 оС/30 оС. Если водогрей;
ные котлы, рассчитанные на работу по темпера;
турному графику 90 оС/70 оС, имеют коэффици;
ент полезного действия 92… 93%, то котлы, рабо;
тающие по температурному графику 80 оС/60 оС, –
до 96…98%. При снижении температуры обрат;
ной воды ниже 57…60 оС отопительные котлы
работают в конденсационном режиме с конден;
сацией водяного пара из продуктов сгорания
природного газа с достижением коэффициента
полезного действия 103…104% при температур;
ном графике 50 оС/30 оС и 108…110% – при
40 оС/30 оС. Многие фирмы зарубежных стран
производят конденсационные котлы мощностью
до 1500 кВт, в Украине – от 45 до 280 кВт [4, 5].
Как низкотемпературные системы, так и кон;
денсационные котлы дороже обычных, поэтому
их внедрение поддерживается государствами.
Например, в Канаде с 2007 года размер инвести;
ционной поддержки составляет от 15 до 23 кана;
дских долларов на киловатт тепловой мощности
конденсационного котла в зависимости от его
эффективности. При внедрении котлов мощ;
ностью более 380 кВт наибольшая поддержка
предоставляется при использовании оборудова;
ния фирм “De Dietrich”, “Buderus”, “Viessman”,
“Raypack” [ 5 ].
Отечественный и зарубежный опыт подтверж;
дает, что для эффективного применения тепло;
вых насосов необходимы низкотемпературные
системы отопления. Поэтому сложившаяся в Ук;
раине практика строительства зданий с высоко;
температурными системами отопления является
препятствием на пути повышения эффективнос;
ти коммунальной энергетики за счет широкого
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 5 63
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
Qh – поток теплоты от нагревательных приборов
к воздуху здания;
Qlos – поток тепловых потерь здания;
Qw – поток теплоты, отбираемой от теплоносителя
в нагревательных приборах;
T1 – температура нагреваемой среды;
T2 – температура среды – источника низкотемпе;
ратурной теплоты;
tа – температура наружного воздуха;
tb – расчетная температура воздуха в
отапливаемом здании;
, – температура теплоносителя в подающем
и обратном трубопроводах системы
отопления;
ε – коэффициент преобразования реального
теплового насоса;
εК – коэффициент преобразования идеального
теплового насоса;
ηое,тн – относительный эффективный КПД
теплового насоса;
ηем – электромеханический КПД привода и
компрессора теплового насоса;
ηоi,тн – внутренний относительный КПД
теплового насоса;
Индексы нижние:
1 – до реконструкции здания;
2 – после реконструкции здания.
’’
wt
’
wt
внедрения тепловых насосов, низкотемператур;
ных и конденсационных котлов с глубокой ути;
лизацией теплоты продуктов сгорания.
В условиях Украины переход к применению
низкотемпературных систем отопления и теп;
лоснабжения может быть реализован одновре;
менно с улучшением теплоизоляционных
свойств зданий. Если в средине 1990;х годов ши;
роко обсуждалась тема о необходимости тепло;
вой изоляции зданий, то в настоящее время утеп;
ление зданий становится повсеместной
практикой, выполняемой владельцами зданий
без предписаний и агитации – с ростом стоимос;
ти энергоресурсов экономить энергию становит;
ся выгодно. Тепловая санация зданий обеспечи;
вает снижение потребления тепловой энергии,
но в то же время при надлежащем подходе ее
можно использовать для перехода к понижен;
ным температурам теплоносителя в системе
отопления. Если не скорректировать температур;
ный график системы отопления, то потенциаль;
ная экономия тепловой энергии, которую может
обеспечить теплоизоляция зданий, может быть
растрачена на перегрев помещений и усиленное
проветривание.
Рассмотрим теплотехнические показатели
здания и его системы отопления до и после теп;
ловой изоляции. Для упрощения можно считать,
что поток тепловых потерь здания Qlos компенси;
руется потоком теплоты от установленных нагре;
вательных приборов Qh, за счет отбора теплового
потока Qw от теплоносителя системы отопления,
т.е.
Qlos = Qh = Qw. (1)
Для здания до реконструкции можно записать
уравнения:
; для теплового потока, отдаваемого от отопи;
тельных приборов к воздуху внутри здания:
; (2)
; для теплового потока, отдаваемого теплоно;
сителем в отопительных приборах:
. (3)
Полагаем, что при реконструкции здания по;
верхность нагрева отопительных приборов Fh и
расход теплоносителя mw через них не изменяют.
Пренебрегая возможным изменением коэффи;
циента теплопередачи kh, уравнения для опреде;
ления тепловых потоков для реконструирован;
ного здания можно записать в виде:
, (4)
. (5)
Из рассмотрения уравнений (1) – (5) можно
определить необходимые температуры теплоно;
сителя в подающем и обратном трубопро;
водах системы отопления после тепловой изоля;
ции здания:
, (6)
. (7)
Из рассмотрения уравнений (6) и (7) можно
сделать вывод, что со снижением тепловых по;
терь здания требуемые температуры теплоносите;
ля в системе отопления снижаются, т.е. < и
< . Так, при значительном снижении теп;
ловых потерь здания Qlos2/Qlos1 ≤ 0,7, система
отопления, ранее работавшая по температурному
графику 90 оС/70 оС, может быть переведена на
работу по низкотемпературному графику
70 оС/55 оС, который обеспечивает возможность
применения конденсационных котлов в течение
всего отопительного сезона.
При умеренном уменьшении тепловых потерь
здания Qlos2/Qlos1 ≤ 0,7 даже небольшое снижение
расчетного температурного графика системы
отопления остается привлекательным, посколь;
ку в обратном трубопроводе системы отопления
температура воды может снижаться ниже
60…57 оС в течение более продолжительной час;
ти отопительного периода, что расширяет воз;
можности для применения конденсационных
котлов или систем глубокой утилизации теплоты
продуктов сгорания.
1w
t′′2w
t′′
1w
t′2w
t′
( )2
2 2 1 1
1
los
w w w w
los
Q
t t t t
Q
′ ′′ ′ ′′= + −
( )2
2 1
1
los
w b w b
los
Q
t t t t
Q
′′ ′′= + −
2w
t′′
2w
t′
( )2 2 2w w p w w
Q m C t t′ ′′= −
2 2
2
2
w w
h h h b
t t
Q k F t
′ ′′+⎛ ⎞= −⎜ ⎟
⎝ ⎠
( )1 1 1w w p w w
Q m C t t′ ′′= −
1 1
1
2
w w
h h h b
t t
Q k F t
′ ′′+⎛ ⎞= −⎜ ⎟
⎝ ⎠
64 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 5
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
Применение тепловых насосов для теплоснаб;
жения здания до и после тепловой санации зда;
ния имеет ряд существенных отличий. Во;пер;
вых, после тепловой санации уменьшается
необходимая тепловая мощность теплового на;
соса, поскольку Qlos2< Qlos1. Во;вторых, требуемые
температуры теплоносителя в системе отопления
снижаются, т.е. < и < . Ввиду осо;
бенностей процесса термодинамического произ;
водства тепловой энергии, указанные факторы
обеспечат существенное повышение эффектив;
ности применения тепловых насосов для отопле;
ния здания после его тепловой санации.
Для реального теплового насоса коэффициент
преобразования можно определить как произве;
дение коэффициента преобразования идеально;
го теплового насоса, работающего по обращен;
ному циклу Карно, на эффективный
коэффициент полезного действия реальной ма;
шины [6]:
ε = ηое,тн εК = ηое,тн T1/(T1–T2), (8)
где
ηое,тн = ηем ηоi,тн;
Т1 = + 273, К.
В уравнении (8) коэффициент преобразования
идеального теплового насоса характеризует
внешние термические условия применения теп;
лового насоса. Относительный эффективный
КПД ηое,тн характеризует техническое совершен;
ство теплового насоса и показывает насколько
реальное устройство менее эффективно по срав;
нению с теоретически возможным значением.
После тепловой санации здания требуемая
температура воды в подающем трубопроводе
уменьшается, т.е. уменьшается Т1, что ведет к
улучшению внешних термических условий и уве;
личению коэффициента преобразования идеаль;
ного теплового насоса.
В работе [6] указывается, что для компресси;
онных холодильных машин и тепловых насосов
характерна сложная зависимость относительного
коэффициента полезного действия от темпера;
тур кипения и конденсации. В реальной теплона;
сосной системе отопления, где возможности вы;
бора нижнего источника теплоты ограничены,
зачастую доступен единственный источник, ко;
торый в благоприятных условиях имеет постоян;
ную температуру. Для теплонасосных систем
отопления более характерным может быть изме;
нение требуемой температуры подогрева тепло;
носителя в соответствии с температурным гра;
фиком работы системы. При этом переменной
будет разность температур нижнего и верхнего
источников теплоты T1–T2. Возникает вопрос –
насколько изменение разности температур влия;
ет на эффективный КПД теплового насоса.
По техническим характеристикам реального
теплового насоса MYKOM;MWW;532;LMF
класса “вода;вода”, приведенным в [7], опреде;
лены значения относительного эффективного
КПД ηое,тн при постоянном значении температу;
ры воды T2 на входе в испаритель теплового на;
соса при изменении температуры нагретой воды
T1 на выходе из его конденсатора, т.е. изменении
T1;T2. Полученные результаты приведены на
рис. 1.
Из представленных данных видно, что для ре;
ального теплового насоса значение относитель;
ного эффективного коэффициента полезного
действия находится в диапазоне 0,36…0,43. Наи;
w
t′
1w
t′′
2w
t′′
1w
t′
2w
t′
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 5 65
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
Рис. 1. Изменение относительного эффективного
КПД теплового насоса класса “вода!вода” в
зависимости от разности температур T1–T2 при
Т2 =293К.
большее значение относительного эффективного
КПД достигается при разности температур хо;
лодного и горячего источников около 40 граду;
сов, причем как повышение разности темпера;
тур, так и ее снижение приводят к снижению
относительного эффективного КПД.
При применении тепловых насосов целесооб;
разна их эксплуатация на расчетном режиме при
максимальных значениях ηое,тн. При повышении
разности температур T1–T2 эксплуатация тепло;
вого насоса с пониженными значениями ηое,тн
является особенно неблагоприятной, поскольку
совпадает с ухудшением внешних термических ус;
ловий его работы. При снижении разности темпе;
ратур уменьшение ηое,тн компенсируется ростом
теоретического коэффициента преобразования
благодаря улучшению термических условий. В
связи с этим можно сказать, что снижение требу;
емой температуры теплоносителя может иметь
благоприятное влияние и на относительный эф;
фективный КПД теплового насоса.
Используя приведенные выше формулы и дан;
ные о характеристиках теплового насоса, по из;
вестным зависимостям можно оценить затраты
электрической энергии на привод теплового на;
соса, обеспечивающего теплотой здание до и
после тепловой санации.
Для демонстрации изложенного рассматривает;
ся описанная в литературе реконструкция жило;
го дома серии 96 – одной из самых распростра;
ненных в Украине. Расчеты выполнены для
9;этажного 143;квартирного жилого дома общей
площадью 7760 м2. При расчетной наружной
температуре минус 22 оС до реконструкции дома
тепловая мощность системы отопления состав;
ляла 685 кВт. При реконструкции дома его тепло;
технические показатели доводят до современных
требований путем замены окон с увеличением их
термического сопротивления с 0,42 до 0,50 м2 ·К/Вт,
утепления стен – с 0,83 до 2,5 м2·К/Вт, утепления
чердачного перекрытия – с 1,15 до 2,7 м2·К/Вт,
утепления перекрытия над техническим под;
польем – с 0,92 до 2,3 м2·К/Вт. В результате ре;
конструкции требуемая тепловая мощность сис;
темы отопления снижается до 435 кВт [8].
Полагаем, что до реконструкции дома его сис;
тема отопления работала по температурному гра;
фику 90 оС/70 оС и в здании поддерживалась
температура tb = 20 оС. При выполнении расче;
тов использовались климатологические данные о
повторяемости температур наружного воздуха
для г. Запорожье [9].
При расчетной температуре наружного возду;
ха минус 22 оС до реконструкции здания источ;
ник теплоснабжения обеспечивал расчетную
тепловую мощность 685 кВт при расчетных тем;
пературах теплоносителя 90 оС/70 оС. Если при
реконструкции здания рассматриваемого жилого
дома система отопления и расход теплоносителя
в ней не изменялись, то тогда в соответствии с
уравнениями (8) и (9) необходимо обеспечить
работу системы по температурному графику
64 оС / 51 оС (рис. 2).
Предположим, что рассматривается организа;
ция отопления этого дома с помощью теплового
насоса и в качестве источника низкопотенциаль;
ной теплоты имеется вода с температурой 20 оС.
В рассматриваемом примере температура источ;
ника низкопотенциальной теплоты равна требуе;
66 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 5
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
Рис. 2. Температурный график системы
отопления дома в зависимости от текущей
температуры наружного воздуха:
1, 2 – температура теплоносителя в подающем и
обратном трубопроводах до реконструкции
здания; 3, 4 – возможная температура
теплоносителя в подающем и обратном
трубопроводах после реконструкции здания.
мой температуре в отапливаемом здании. Это
значит, что температурный напор, создаваемый
тепловым насосом, будет тратиться на обеспече;
ние температурных условий функционирования
системы передачи теплоты.
В качестве источника теплоснабжения рас;
сматривается комбинированная установка в сос;
таве резервного/пикового газового водогрейного
котла и среднетемпературного теплового насоса,
утилизирующего теплоту воды с температурой
20 оС и производящего теплоноситель с макси;
мальной температурой до 70 оС. При выполне;
нии расчетов теплонасосной системы отопления
здания приняты технические характеристики
среднетемпературного теплового насоса
MYKOM;MWW;532;LMF класса “вода;вода” с
винтовым компрессором тепловой мощностью
до 600 кВт [7].
До реконструкции дома тепловой насос может
обеспечивать необходимую тепловую мощность
и температуру теплоносителя при температурах
наружного воздуха от 8 оС до минус 10 оС, при
этом его коэффициент преобразования снижает;
ся от 6,0 до 3,0. При температуре наружного воз;
духа минус 10 оС может быть достигнута макси;
мальная тепловая мощность теплового насоса –
489 кВт и потребляемая электрическая мощность
на его привод 163 кВт. При дальнейшем сниже;
нии температуры наружного воздуха тепловой
насос обеспечивает предварительный подогрев
обратной сетевой воды до 70 оС с постепенным
снижением его тепловой мощности. Пиковый
котел обеспечивает дальнейший подогрев воды
до требуемой температуры. При температуре на;
ружного воздуха минус 22 оС и ниже температура
обратной воды поднимается до 70 оС, поэтому
тепловой насос отключается, и всю тепловую
нагрузку 685 кВт должен обеспечивать пиковый
котел, подогревая воду от 70 оС до 90 оС.
До реконструкции дома за отопительный сезон
потребление тепловой энергии на отопление сос;
тавит 1359 МВт·ч, из них 1260 МВт·ч (почти 93%)
может вырабатывать тепловой насос и 98 МВт·ч
(7%) – пиковый котел. За отопительный сезон
потребление электрической энергии на привод
теплового насоса составит 300 МВт·ч, а средний
коэффициент преобразования теплового насоса
будет 4,20.
После реконструкции дома тепловой насос мо;
жет обеспечивать необходимую тепловую мощ;
ность при всех температурах наружного воздуха,
а газовый котел будет находиться в качестве резе;
рвного источника теплоты. Можно полагать, что
в этом случае требуемая тепловая мощность теп;
лового насоса и резервного котла должна состав;
лять по 435 кВт. При температурах наружного
воздуха от 8 оС до 0 оС, когда требуемая темпера;
тура подогрева воды составляет от 31 до 40 оС со;
ответственно, тепловой насос может работать с
максимально возможным коэффициентом пре;
образования 6,0. С дальнейшим понижением
температуры наружного воздуха до минус 22 оС
требуемая температура подогрева воды возраста;
ет до 64 оС, при этом необходимая тепловая мощ;
ность теплового насоса возрастает до 435 кВт с
увеличением потребляемой электрической мощ;
ности до 128 кВт, а коэффициент преобразования
снижается до 3,4.
После реконструкции дома за отопительный се;
зон потребление тепловой энергии на отопление
составит 816 МВт·ч, причем 100 % тепловой энер;
гии может вырабатывать тепловой насос. За отопи;
тельный сезон потребление электрической энергии
на привод теплового насоса составит 152 МВт·ч, а
средний коэффициент преобразования – 5,36.
Рассмотренный пример иллюстрирует важ;
ность улучшения теплотехнических характерис;
тик здания до внедрения теплонасосной системы
отопления. В рассмотренном примере доведение
теплотехнических характеристик здания до сов;
ременных требований со снижением расчетных
тепловых потерь здания на 36 % обеспечивает
возможность перехода к низкотемпературному
режиму работы системы отопления. В результате
этого становится возможным полное покрытие
отопительной нагрузки здания с помощью теп;
лового насоса при снижении потребления элект;
рической энергии в два раза.
Выводы
Можно ожидать, что массовая реконструкция
зданий с повышением их теплоизоляционных ха;
рактеристик и переходом к низкотемпературным
режимам работы систем отопления расширит
возможности применения конденсационных
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 5 67
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
котлов и обеспечит коренное улучшение энерге;
тической и экономической эффективности при;
менения тепловых насосов в системах отопления
и централизованного теплоснабжения.
ЛИТЕРАТУРА
1. СНиП 41�01�2003 Отопление, вентиляция
и кондиционирование. – М.: Госстрой России,
2004. – 54 с.
2. СНиП 2.04.07�86 Тепловые сети. – М.:
Госстрой СССР, 1988. – 48 с.
3. ГОСТ 30735�2001 Межгосударственный
стандарт. Котлы отопительные водогрейные теп;
лопроизводительностью от 0,1 до 4,0 МВт. Об;
щие технические условия. – 16 с.
4. Конденсационные напольные котлы / Кол;
ви;Украина. – http://www.kolvi.com.
5. Condensing boiler and direct contact system.
Equipment list / Datech Group – 2007. –
http://cws.gazmetro.com
6. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергети;
ческие основы трансформации тепла и процес;
сов охлаждения. М.: Энергоиздат, 1981. – 320 с.
7. Промышленный высокотемпературный
тепловой насос. – Маэкава МФГ Ко., ЛТД – Ма;
экава Сейсакусё. – 12 с.
8. Украина: Энергосбережение в зданиях. –
EC;Energy Centre Kiev. – 274 c.
9. СНиП II�А.6�72 Строительная климатоло;
гия и геофизика. – М.: Госстрой СССР, 1973. –
320 с.
Получено 15.05.2008 г.
68 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 5
КОММУНАЛЬНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
|