Тепловые насосы в школах
Благодаря своим технико-экономическим показателям тепловые насосы сегодня находят свое применение практически во всех сферах деятельности. Устанавливаемые до недавнего времени исключительно в частном секторе (для обеспечения тепловой энергией небольших объектов), сегодня эти установки внедряются в целые промышленные и жилые комплексы. Причем области применения данных теплогенераторов постоянно расширяются, и уже помимо традиционных климатических критериев тепловые насосы способны приносить пользу и в сложных технологических операциях.
Одним из новых направлений оптимизации потребления тепловой энергии является применение тепловых насосов в школах. Такие действия позволяют не только значительно сократить уровень оплаты за услуги теплоснабжения и уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу, но и порой вовсе отказаться от использования традиционных энергоносителей. Причем многократно возрастает степень безопасности при использовании оборудования с низкой температурой теплоносителя и отсутствием процессов горения.
Безусловно, решение таких сложных задач требует тщательного подхода и детального анализа целесообразности внедрения высокопроизводительного теплогенерирующего оборудования на каждом определенном объекте. Для этих целей должны быть выполнены проектные работы, предоставлено технико-коммерческое предложение, разработаны методики для снижения теплопотерь всего объекта. Необходимо отметить, что при использовании традиционной схемы теплоснабжения температура теплоносителя достаточно высока и составляет порядка 90°С, тогда как применение тепловых насосов предусматривает подачу теплоносителя, разогретого до 65°С. Следовательно также необходимо выполнить ряд требований по усовершенствованию существующей системы отопления с возможностью применения низкотемпературных потребителей тепловой энергии (фанкойлы, теплые полы и пр.).
Для теплообеспечения школ могут применяться как грунтовые, так и воздушные тепловые насосы. Предпочтение тому или другому типу отдается в зависимости от географического расположения здания и территориальных возможностей объекта (для обустройства грунтовых коллекторов необходим довольно большой прилегающий участок).
Важным параметром при проектировании теплоснабжения с использованием теплового насоса является показатель тепловой мощности. Он может быть определен следующим соотношением:
Qтн = Qр*((t1+t2)/(T1+T2)) *n,
где:
Qр – тепловая мощность существующей (традиционной системы отопления);
t1; t2 – температуры теплоносителя , обеспечиваемые тепловым насосом в подающей и обратной магистралях;
T1; T2— температуры теплоносителя , обеспечиваемые традиционной системой теплоснабжения в подающей и обратной магистралях;
n – коэффициент учитывающий экспоненту отопительных приборов, обычно для школ принимается 1,3
Для подбора теплогенерирующего оборудования, способного обеспечивать полноценное горячее водоснабжение можно воспользоваться показателями приборов учета, взятых за определенный период времени.
Для наиболее оптимальной загрузки тепловых насосов, применяемых в качестве источников теплоснабжения, обычно используется несколько теплогенераторов, отличающихся по мощности. При этом их включение в работу происходит в зависимости от потребностей школы в тепловой энергии. Так, в период межсезонья постоянно функционирует один (самый мощный тепловой насос), а во время пиковых нагрузок – подключаются остальные. Для системы ГВС школы также рекомендовано использование отдельного теплового насоса. Это связано со следующими факторами:
— нецелесообразностью запускать в работу мощные тепловые насосы в осенне-весенний период;
— отопительные ТН в зимний период работают при температуре конденсации, что недостаточно для нормального функционирования системы ГВС.
Помимо этого система ГВС комплектуется дополнительным резервуаром для аккумулирования тепловой энергии в достаточном количестве.
Отдельное слово необходимо сказать о проектировании коллекторов, необходимых для отбора тепла из грунта. Здесь все зависит от свойств почвы и особенностей строения. Но в целом можно принимать уровень удельного теплового потока от грунта к теплоносителю в пределах 50 Вт/м для системы отопления и 40 Вт/м – для установки ГВС. Для определения общей длины теплообменников можно воспользоваться следующей формулой:
Lo = (n*Qx/qo),
где:
n – число тепловых насосов работающих одновременно в период максимальной загрузки;
qo – удельный тепловой поток от грунта для отопительной системы
Qx – холодильная мощность 1 ТН (определяется из паспортных данных оборудования).
Чтобы вычислить длину буровых скважин для сооружения коллекторов системы ГВС можно воспользоваться такой формулой:
Lгвс=(m*Qx)/qгвс,
где:
m — – число тепловых насосов работающих в системе ГВС;
qгвс — удельный тепловой поток от грунта для системы ГВС.
Вычислив все представленные значения можно наиболее оптимально спроектировать альтернативную систему тепло водоснабжения школы на базе применения тепловых насосов.
К примеру, можно отметить, что для обеспечения тепловой энергией стандартной школы, общей площадью 6000м2 необходимо использование трех ТН мощностью 22;17;12 кВт и обустройство 48 грунтовых зондов глубиной 100 м с шагом укладки 6 м. А также отдельного ТН для системы ГВС и обустройство 4 теплообменных скважин.
