Жилые дома с автономным солнечным теплохладо - снабжением

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОЛОДЕЗНЫХ ВОД ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

В предыдущем разделе говорилось о том, что системы с тепло­выми насосами требуют малого количества энергии и очень удобны для отопления и охлаждения. Однако зимой им необхо­дим теплоисточник, а летом - хладоисточник. Температура ко­лодезных вод в целом близка к средней температуре воздуха. Например, в районе Токио она составляет 16-18°С, а в районе фудахоро - около 10°С. Такая вода вполне подходит в качестве теплоисточника для теплового насоса. Если бы повсюду имелось достаточно колодезных вод, то применение теплового насоса в системах теплохладоснабжения всегда обеспечивало бы их мак­симальную эффективность, и фактически эти системы были бы вне конкуренции. Можно, конечно, это рассматривать по-иному: подземные воды имеют определенную температуру, средняя ежегодная температура воздуха также держится на определен­ном уровне - все это связано с солнечным теплом. Следователь­но, и в этом случае неизменно используется один и тот же источ­ник энергии - солнечное излучение.

Когда впервые возникла идея использования колодезной во­ды в тепловых насосах, применяемых в гелиосистемах для жи­лых домов, были проанализированы преимущества и недостатки этого технического решения. К сожалению, везде, где роют КО­ЛОДЦЫ, выливается без ограничения большое количество воды. В сельских районах существует определенный контроль за расхо­дованием колодезной воды, а в городских условиях при про­кладке водопровода тратят большие средства на осушение подземных вод.

В тепловых насосах поэтому рекомендуется применять толь­ко воду из восстанавливаемых колодцев.

На схеме (рис. 4.22) представлена простая система с использо­ванием колодезной воды для отопления. В процессе обогрева температура воды понижается до 5°С, после чего ее уже нельзя Употреблять. В этой системе в качестве теплоисточника можно Дополнительно использовать солнечную энергию. На схеме показан наклонно расположенный дешевый коллектор, приме­няемый для низкотемпературного нагрева, хотя чаще такие кол­лекторы устанавливают горизонтально. Летом тепловой насос обеспечивает охлаждение; контур отопления переключают на горячее водоснабжение; в этом случае тепловой насос можно Использовать для непосредственного отбора тепла.

В летний период система горячего водоснабжения может бЫть полностью обеспечена за счет солнечного излучения и не тРебуется нагружать тепловой насос. Сейчас существуют проек­ті Использования теплового насоса в этот период для аккумули­рования тепла. Предлагается в местах, где вода не выходит на Поверхность, выкопать воздушные колодцы и, оборудовав водо­непроницаемым покрытием их поверхность, создавать аккуму-

Ляторы грунтовых вод. Для общественных и административных зданий можно применить также систему аккумулирования тепла с помощью теплового насоса, грунтовых теплообменников и подземных змеевиков с применением двух колодцев.

Принцип работы теплового насоса. Тепловой насос представляет собой устрой­ство, способное передавать тепло от низкотемпературного источника к высоко­температурному. В обычном водяном насосе вода перекачивается с низкого уров­ня на высокий. Для работы теплового насоса, как и водяного, требуется электри­ческая энергия. Отношение мощности, необходимой для перекачивания опреде­ленного количества тепла тепловым насосом, к мощности, используемой для по­лучения такого же количества тепла с помощью электроэнергии, называют тепло­вым коэффициентом, или коэффициентом трансформации тепла (КТТ).

Схема устройства теплового насоса (рис. 4.23) включает компрессор, конденса­тор, испаритель, расширительный бак и др. Кроме того, в схему входят трубопро­вод и преобразователь энергии (мотор). По трубам циркулирует рабочее тело ' хладагент.

В испарителе из окружающей среды отбирается низкотемпературное тепло Qft и хладагенту в компрессоре передается тепло AL, соответствующее количеству подводимой энергии. В конденсаторе происходит выделение высокотемператур­ной тепловой энергии Qc = Qg + AL.

КТТ выражается отношением выходной мощности, необходимой для перек®' чивания определенного количества тепла, к мощности, используемой для полУ' чения такого же количества тепла с помощью электроэнергии. Обычно эта вели­чина обязательно больше 1.