разное

ТЕПЛОНАСОСНОЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

Вопросы теплонасосного теплоснабжения выходят за рамки изучения теории тепловых насосов, так как теплонасосная система представляет комплекс теплового насоса и периферийного оборудо­вания, включенного в контуры конденсатора и испарителя[76].

Температурный уровень производимого тепла (как функция температурного режима теплоснабжения) и температурный уровень производимого холода (как функция используемого низкотемператур­ного источника тепла) определяют основные температуры работы теплового насоса, которые в совокупности с используемым рабочим веществом и соответствующим ему схемно-цикловым решением, в конечном счете, определяют эффективность работы теплового насоса, а также стоимость произведенного тепла. Напомним, что имеется достаточно большое количество различных систем теплоснабжения, и теплонасосное теплоснабжение является одним из альтернативных вариантов, в связи с чем в литературных источниках этот вид теплоснабжения иногда называют альтернативным. Таким образом, только сравнительный анализ тепловых насосов и традиционных систем отопления дает ответ о рациональности использования тепло­вых насосов. Понятно, что в этом случае выбор методологии прове­дения анализа окажет влияние на результат.

Теплоснабжение на базе тепловых насосов применяется в мире уже более 50 лет, при этом не существует единого критерия, на осно­вании которого можно было бы однозначно принять решение о целе­сообразности применения тепловых насосов. Четыре фактора однов­
ременно влияют иа принятие решения: энергетический, экономи­ческий, экологический и социальный.

Социальный фактор используется для анализа существующих бытовых технических систем при их модернизации или появлении альтернативы. Использование бытовых тепловых насосов один из примеров, на котором обычно демонстрируют применение этого фактора. Социальный фактор не формализирован и оценивает любой из положительных эффектов технической системы по принципу «да/нет». Например, при сравнении печного и теплонасосного теплоснабжения на вопрос «контакт человека с системой», для печного отопления следует ответ «да», для теплового насоса «нет», однако на вопрос «наличие автоматического управления» ответы меняются местами. Таким образом, разрабатывается система оценки ответов, по которым и выносится решение на основании социального фактора. Очевидно, что этот фактор не может быть использован в процессе анализа и оптимизации, однако он иллюстративен для рекламы применения новых видов бытовой техники.

Экономический фактор чаще всего рассматривался как элемент технико-экономического анализа. В этом случае критерии «срок окупаемости», «амортизационные отчисления» и т. д. оказыва­ются актуальными только для промышленных тепловых насосов и абсолютно неприемлемы для оценки бытовой техники. Таким образом сформулировать экономический фактор, который был бы корректным для любой теплонасосной системы вне зависимости от области применения, также невозможно при существующей методике техни­ко-экономического анализа.

Экологический фактор, основанный исключительно на ана­лизе прямых выбросов в атмосферу является «работоспособным» для сравнения традиционных и теплонасосных систем теплоснабжения, однако не может являться базовым, на основании которого будет принято решение (особенно для индивидуального потребителя). В последнее время некоторые исследователи рассматривают TEWI фактор (п.6.1„4) в качестве некоторого комплексного эколого-энерге - тического фактора, что является ошибочным по сути, и абсолютно недопустимым при проведении оптимизации, когда TEWI фактор используют в качестве функции оптимизации.

Энергетический фактор многие годы был единственным реально формализованным оценочным фактором. Имеется большое число публикаций, в которых авторы предлагали различные пути совершенствования энергетического фактора, особенно для предвари­тельного анализа рациональности применения тепловых насосов. Основным энергетическим фактором выступал коэффициент преобра­зования теплового насоса СОРТн, остальные факторы дополняли его. Понятно, что величина сама по себе СОРш не способна дать однозначный ответ об эффективности применения конкретного тепло­вого насоса. Обязательно требуется проведение сравнительного энер­гетического анализа.

С появлением термоэкономики как инструмента для анализа и оптимизации принятие решения о рациональности использования тепловых насосов значительно облегчилось, так как слияние энергети­ческого и экономического факторов понизило размерность решаемой задачи и позволило сформулировать однозначный ответ. Стоимость произведенного тепла (обычно применяют среднегодовую стоимость), естественно, является функцией капитальных и эксплуатационных затрат (как оценка технического совершенства) традиционных и альтернативных систем теплоснабжения. Таким образом результаты термоэкономическиго анализа способны дать объективную и всесто­роннюю оценку эффективности теплоснабжения на базе тепловых насосов и установить границы, в которых тепловой насос имеет приоритет по сравнению с другими системами теплоснабжения.

Настоящая глава преследует целью продемонстрировать раз­личные варианты проведения сравнительного анализа теплонасосных и традиционных систем теплоснабжения. Первоначально следует выявить системы теплоснабжения, для которых тепловой насос будет выступать альтернативой.

На рис.24.1 представлен полный набор систем отопления, для которых тепловой насос может выступить альтернативой, а также различных систем электроснабжения как источников производства первичной энергии для электрических бойлеров и компрессорного теплового насоса. Невозобновляемые источники энергии будут рас­смотрены как основа электроснабжения.

Использование солнечной энергии, биоэнергии и энергии вет­ра для производства электроэнергии не является распространенным повсеместно. Эти системы могут быть рассмотрены только при анализе малых автономных теплонасосных систем. Солнечная энергия будет рассмотрена также как низкопотенциальный источник тепла для контура испарителя теплового насоса.

Сопоставление различных вариантов теплоснабжения необхо­димо производить в следующей последовательности:

термодинамическое сопоставление при теоретических условиях;

термодинамическое сопоставление с учетом необратимостей (в циклах, при транспорте тепла и т. д.);

термоэкономическое сопоставление;

многокритериальное сопоставление (с учетом экологического и социального факторов).

Представленная последовательность является рациональной, так как результаты предыдущего этапа входят составной частью в последующий этап, кроме того, имеется возможность отказываться от явно неперспективных вариантов на ранних стадиях анализа.