Теплові насоси в школах
Завдяки своїм техніко-економічним показникам теплові насоси сьогодні знаходять своє застосування практично у всіх сферах діяльності. Встановлювані донедавна виключно у приватному секторі (для забезпечення тепловою енергією невеликих об’єктів), сьогодні ці установки впроваджуються в цілі промислові та житлові комплекси. Причому області застосування даних теплогенераторів постійно розширюються, і вже, крім традиційних кліматичних критеріїв, теплові насоси здатні приносити користь і в складних технологічних операціях.
Одним із нових напрямків оптимізації споживання теплової енергії є застосування теплових насосів у школах. Такі дії дозволяють не лише значно скоротити рівень оплати за послуги теплопостачання та зменшити викиди шкідливих речовин в атмосферу, а й часом зовсім відмовитися від використання традиційних енергоносіїв. Причому багаторазово зростає ступінь безпеки при використанні обладнання з низькою температурою теплоносія та відсутністю процесів горіння.
Безумовно, вирішення таких складних завдань потребує ретельного підходу та детального аналізу доцільності впровадження високопродуктивного теплогенеруючого обладнання на кожному певному об’єкті. Для цих цілей повинні бути виконані проектні роботи, надано техніко-комерційну пропозицію, розроблено методики зниження тепловтрат всього об’єкта. Необхідно відзначити, що при використанні традиційної схеми теплопостачання температура теплоносія досить висока і становить близько 90°С, тоді як застосування теплових насосів передбачає подачу теплоносія, розігрітого до 65°С. Відтак також необхідно виконати низку вимог щодо удосконалення існуючої системи опалення з можливістю застосування низькотемпературних споживачів теплової енергії (фанкойли, теплі підлоги та ін.).
Для теплозабезпечення шкіл можуть застосовуватись як ґрунтові, так і повітряні теплові насоси. Перевага тому чи іншому типу віддається залежно від географічного розташування будівлі та територіальних можливостей об’єкта (для облаштування ґрунтових колекторів необхідна досить велика прилегла ділянка).
Важливим параметром при проектуванні теплопостачання з використанням теплового насоса є показник теплової потужності. Він може бути визначений таким співвідношенням:
Qтн = Qр*((t1+t2)/(T1+T2)) *n,
де:
Qр – теплова потужність існуючої (традиційної системи опалення);
t1; t2 – температури теплоносія, що забезпечуються тепловим насосом у магістралі, що подає та зворотній.;
T1; T2— температури теплоносія, що забезпечуються традиційною системою теплопостачання у магістралі, що подає та зворотній;
n – коефіцієнт, що враховує експоненту опалювальних приладів, зазвичай для шкіл приймається 1,3
Для підбору теплогенеруючого обладнання, здатного забезпечувати повноцінне гаряче водопостачання можна скористатися показниками приладів обліку, взятих за певний період часу.
Для найбільш оптимального завантаження теплових насосів, що застосовуються як джерела теплопостачання, зазвичай використовується кілька теплогенераторів, що відрізняються за потужністю. При цьому їх включення в роботу відбувається залежно від потреб школи теплової енергії. Так, у період міжсезоння постійно функціонує один (найпотужніший тепловий насос), а під час пікових навантажень – підключаються інші. Для системи ГВП школи також рекомендовано використання окремого теплового насосу. Це пов’язано з такими факторами:
— недоцільністю запускати в роботу потужні теплові насоси в осінньо-весняний період;
— опалювальні ТН у зимовий період працюють при температурі конденсації, що недостатньо для нормального функціонування системи ГВП.
Крім цього, система ГВП комплектується додатковим резервуаром для акумулювання теплової енергії в достатній кількості.
Окреме слово необхідно сказати про проектування колекторів, необхідних для відбору тепла з ґрунту. Тут все залежить від властивостей ґрунту та особливостей будови. Але загалом можна приймати рівень питомого теплового потоку від ґрунту до теплоносія в межах 50 Вт/м для системи опалення та 40 Вт/м – для встановлення ГВП. Для визначення загальної довжини теплообмінників можна скористатися такою формулою:
Lo = (n*Qx/qo),
де:
n – кількість теплових насосів, що працюють одночасно в період максимального завантаження.;
qo – питомий тепловий потік від ґрунту для опалювальної системи
Qx – холодильна потужність 1 ТН (визначається із паспортних даних обладнання).
Щоб обчислити довжину свердловин для спорудження колекторів системи ГВП можна скористатися такою формулою:
Lгвс=(m*Qx)/qгвс,
де:
m — – число теплових насосів працюючих у системі ГВП;
qгвс — питомий тепловий потік від ґрунту для системи ГВП.
Обчисливши всі представлені значення, можна найбільш оптимально спроектувати альтернативну систему тепло водопостачання школи на базі застосування теплових насосів.
Наприклад, можна зазначити, що для забезпечення тепловою енергією стандартної школи, загальною площею 6000м2 необхідне використання трьох ТН потужністю 22; 17; 12 кВт і облаштування 48 ґрунтових зондів глибиною 100 м з кроком укладання 6 м. А також окремого ТН для системи ГВП і облаштування 4 теплообмінних свердловин.
