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-
РИС. 4.22. СХЕМА СИСТЕМЫ С ТЕПЛОВЫМ НАСОСОМ, ИСПОЛЬЗУЮЩИМ КОЛОДЕЗНУЮ ВОДУ (АВТОР ТА - НАКА) 1 - коллектор; 2 - бак предварительного нагрева для горячего водоснабжения; 3 - подача горячей воды потребителю; 4 - накопиителъный бак; 5 - подача питательной воды; 6 — тепловой насос вода—вода; 7 - колодец; 8 — напольная аккумулирующе-излучающая система; 9 - змеевик вентилятора |
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.
Т |
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.
РИС. 4.23. ЦИКЛ РАБОТЫ ТЕПЛОВОГО НАСОСА 1 - тепловое излучение Q-; 2 — конденсатор; 3 - компрессор; 4 - испаритель; 5 - энергия AL; 6 - абсорбированное тепло Qe; 7 - дросселирующий клапан; 8 — раствор рабочего вещества |