Тепловые насосы

ВОДА КАК ИСТОЧНИК ТЕПЛА

На мировом рынке имеется значительное количество тепловых насосов с водяным источником тепла, включая и модели для домаш­него применения. Некоторые из них либо неудобны, либо чрезмер­но дороги, что зависит от особенностей источника воды и ее тепло­содержания.

Вода различных источников, имеющихся в городах, на первый взгляд представляется идеальным источником тепла, так как она поступает непрерывно и имеет температуру 4—12° С, т. е. никогда не падающую ниже точки замерзания. Однако в индустриализован­ном обществе вода непрерывно дорожает, и стоимость применения такой воды в тепловых насосах чрезмерно высока. Артезианская вода имеет почти постоянную температуру, примерно от 10° С в се­верных областях до 15° С вблизи экватора. Но эта вода становится все более дефицитной, поскольку у нее есть много потребителей. Вода низкого качества из скважин дает отложения и коррозию в теплообменниках. Получение воды из скважины требует бурения и значительного количества трубопроводов. Требуются перекачива­ющие насосы, а также решение проблемы сброса воды после того, как она пройдет через теплообменник [12].

Вода открытых поверхностных водоемов, таких как озера, моря и реки, также может служить источником тепла. Она применяется во многих установках как жилых, так и общественных зданий. Од­нако здесь могут встретиться трудности, подобные использованию воздуха зимой. В испаритель поступает вода с температурой б—

7° С, но чтобы она не замерзала, ее не следует охлаждать до темпе­ратуры, близкой к 0° С. При повышении расхода воды перепад ее температур в испарителе можно поддерживать на уровне 1—2° С. Вода как источник тепла использована в одной из ранних конструк­ций [9] вполне успешно.

Слабо нагретая вода как источник тепла более привлекательна. Далее в этой главе рассматривается применение слабонагретых сто­ков от моющих машин и ванн. Солнечная энергия также может

Быть использована в тепловых насосах с водяным источником тепла (см. ниже).

Сбросная вода тепловых элект - трических станций привлекала внимание и как источник тепла для тепловых насосов [10]. В рас­смотрении ряда схем, свазанных с деятельностью крупных корпо­раций, политические мотивы за­частую превалируют над техни­ческими, что сдерживает техниче­ский прогресс. В Англии комби­нированное производство тепла и электроэнергии рассматривает­ся многими лишь как предмет политических дебатов. Тем не менее был проведен ряд технических и экономических исследований. Од­но из наиболее интересных опубликовал Кольбуш [11].

Кольбуш предложил использовать противодавленческую турби­ну 1 для привода компрессора теплового насоса 2, использующего сбросное тепло конденсационной электростанции (рис. 5.5). Сброс­ное тепло выделяется в конденсаторе 3, который одновременно слу­жит испарителем теплового насоса. Конденсатор теплового насоса 4 обеспечивает первую ступень нагрева сетевой воды. Вторую ступень нагрева обеспечивает конденсатор противодавленческой турбины. Кольбуш показал достижимость КОП = 6,6, когда на каждую тонну сожженного топлива в систему централизованного теплоснабжения подается тепловой эквивалент двух тонн. На схеме показаны также котел 6 и питательный насос 7. Для теплового насоса источник теп­ла имеет 28° С, а подаваемая вода 70° С.

Таким образом, для теплоснабжения жилищ слабонагретая вода как источник тепла используется либо в небольших тепловых насо­сах с солнечным подогревателем, либо в описанных схемах крупных установок для централизованного теплоснабжения. Подобным же образом как источник тепла можно использовать речную воду или воду других доступных открытых водоемов.