Тепловые насосы в общественных зданиях. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Основная задача компрессорного оборудования в общественных зданиях это охлаждение, необходимое либо по климатическим условиям, либо для отвода тепла внутренних источников освещения, оборудования, персонала. Значительной холодильной нагрузки требуют вычислительные центры в служебных зданиях. При этом как правило, не учитывается, что применяемая холодильная установка по природе своей является тепловым насосом. Несмотря на то что тепло, отводимое от конденсатора холодильной установки, имеет относительно низкую температуру, его полезное использование дает существенную экономию энергии.

Соотношение между теплотой, отводимой от конденсатора, и потребляемой мощностью и для холодильника и для теплового насоса сильно зависит от разности температур испарения и конденсации. Эта зависимость определяет экономичную температуру воды после конденсатора xoлодильной машины в тех случаях, когда ее тепло полезно используется. Экономически оправданным является уровень температуры 41-42°C. В этом случае мощность, потребляемая компрессором, повышается незначительно по сравнению с чисто холодильным режимом и в то же время появляется возможность не сбрасывать, а полезно использовать теплоту конденсации.

Наиболее известная реализация этой концепции - тепло от холодильной машины, охлаждающей воздух в центральной части здания, не выбрасывается, а используется для обогрева комнат по периметру здания, в которых из-за остекления окон и дверей потери тепла повышены.

Тепло из центральной части здания поступает с помощью водяной системы охлаждения к испарителю, а далее с помощью хладоагента и компрессора эта энергия передается конденсатору. Полезное тепло с помощью сети нагретой воды передается в воздушную градирню через специальный конденсатор, часть тепла используется для нагрева воды или технологических целей. В зимний период, когда одновременно требуется и охлаждение и нагрев, часть конденсатора работает на отопление, избыток тепла сбрасывается в градирне.

Подобная схема кондиционирования-отопления называется централизованной, с использованием одного большого холодильника (теплового насоса) и комнатных теплообменников. Может применятся и децентрализованная - с индивидуальными тепловыми насосами во всем здании непосредственно в местах кондиционирования. В последнем случае они подключаются к неохлаждаемой центральной водяной системе, в которой с помощью дополнительного водонагревателя и градирни температура поддерживается в интервале 15-32°C. Каждая кондиционная установка содержит полную холодильно-теплонасосную схему с вентилятором для циркуляции комнатного воздуха, подключенную к водяной системе. Вода служит тепловым стоком при работе в холодильном режиме и источником тепла в режиме отопления.

Дополнительный нагрев требуется только в случае очень холодной погоды, когда большинство установок работает в режиме нагрева. Подача тепла в водяную систему производится от котельной, электрического наружного нагревателя, солнечной энергии или источника сбросного тепла. Потребности в тепле уменьшаются, когда одна или несколько установок должны работать в холодильном режиме. При средних температурах наружного воздуха установки с теневой стороны здания работают на нагрев, с солнечной стороны - на охлаждение. Если примерно 30% установок работают в холодильном режиме, то они дают достаточно тепла в водяную систему, что исключает необходимость для здания получать или отдавать тепло.

В зданиях с внутренним тепловыделением от освещения, компьютеров и т. п. и высоким уровнем теплоизоляции, может понадобиться круглогодичное локальное охлаждение. Полученное здесь тепло передается в водяную систему и далее к установкам по периферии здания, которые в зимние месяцы работают на нагрев.

Децентрализованные системы можно также использовать в зданиях, где требуется охлаждение днем и нагревание ночью. Если днем температура воды в сети повышается до максимального значения, допустимого для работы холодильных устройств, +32°C, то тепло не сбрасывается в градирни и может служить для обогрева в течение части нагревательного цикла перед включением дополнительного обогрева в любой форме, что необходимо, когда температура воды падает ниже 15°C. Воздушный кондиционер начинает работу утром, когда вода холодна и допускает эффективное охлаждение, а заканчивает в конце дня, когда вода нагрета для эффективного ночного отопления.

Наибольшая выгода получается при использовании теплового насоса там, где одновременно требуется нагрев и охлаждение в больших масштабах, например в спорткомплексах с искусственным катком и плавательным бассейном.

Обычно общественные закрытые плавательные бассейны являются крупными потребителями энергии, особенно в условиях холодного климата. Годовое потребление энергии для общественных закрытых бассейнов составляет 14000 кВт·ч/м3 водяной поверхности. Необходимая температура воды около 30°C, а температура воздуха немного выше. Требуемая кратность вентиляции от 4 до 20 объемов в час.

Для использования тепла сбросного воздуха можно применить вращающиеся регенераторы, подогревающие входящий воздух с экономией энергии. Использование таких теплообменников становится общепринятым в бассейнах, однако они восстанавливают лишь часть тепла, содержащегося в сбросном воздухе. Содержание в нем влаги весьма велико, а большинство обычных систем восстановления тепла использует только явное тепло. Рекуперативные теплообменники способны конденсировать только часть влаги, и притом сравнительно малую. Восстановление скрытой теплоты можно значительно улучшить, применяя тепловые насосы, во многих случаях совместно с обычными системами восстановления тепла.

Типичный пример теплонасосной установки для комплекса плавательных бассейнов в Честере (Англия). Два плавательных бассейна образуют часть большого закрытого спортивного центра и потребляют большую часть энергии, подаваемой в здание с расчетной тепловой нагрузкой 2 МВт. Свежий воздух поступает в комплекс расходом 46 м3/с, из которых 21 м3/с подается в зал бассейна. Высокая кратность вентиляции минимизирует конденсацию в зале и прилегающих комнатах, а также уменьшает запах хлора, применяемого в целях стерилизации. Полная тепловая нагрузка 2 МВт складывается из нагрева воды в бассейне, горячей воды для душевых и отопления примыкающего служебного здания. Около 3/4 полного расхода тепла идет на вентиляцию, из них плавательный бассейн потребляет половину.

В данном случае наиболее экономичным является применение замкнутого контура с промежуточным теплоносителем в вентиляционных каналах совместно с теплонасосной системой. Сбросной воздух, проходя мимо части замкнутого контура, предварительно охлаждается, отдавая долю скрытого тепла, а затем еще охлаждается на 4°C в испарителе теплового насоса. Свежий воздух сначала нагревается второй половиной замкнутого контура, а затем догревается в конденсаторе теплового насоса. В общем тепловом балансе замкнутый контур возвращает около 400 кВт, а тепловой насос - немного более 1 МВт, оставляя сравнительно малую часть тепловой нагрузки для покрытия с помощью традиционных источников.

Применение теплового насоса в плавательных бассейнах не ограничивается системами воздух-воздух. Фирма Sulzer, имеющая большой опыт в применении тепловых насосов в плавательных бассейнах, комбинирует ряд тепловых насосов, каждый из которых имеет свое назначение. Типичным примером может служить установка в Линденберге. Закрытый бассейн с водной поверхностью 315,5 м2 имеет температуру воздуха 30-32°C и температуру воды на 2°C ниже.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Глюкозамин и когнитивные нарушения 16.10.2026

С возрастом нарушения памяти и мышления становятся все более распространенной проблемой, однако причины того, почему у одних людей легкие когнитивные изменения остаются стабильными, а у других со временем перерастают в деменцию, до сих пор изучены не полностью. Новая работа исследователей Университета Флориды в США указывает на возможную связь одного из широко используемых пищевых добавок с таким переходом. Речь идет о глюкозамине, который обычно принимают для уменьшения дискомфорта в суставах и поддержания их здоровья. Специалисты проанализировали обезличенные медицинские записи UF Health, охватывающие период с 2012 по 2024 год. С помощью искусственного интеллекта они изучили информацию о пациентах с болезнью Альцгеймера и другими связанными с ней деменциями, а также о людях с легкими когнитивными нарушениями. Последние характеризуются заметными проблемами с памятью или мышлением, которые уже выходят за рамки обычных возрастных изменений, но при этом еще не обязательно существенно ...>>

Звук на квантовом уровне меняется скачками, а не постепенно 16.10.2026

В привычном мире звуковые колебания затухают постепенно: струна после щипка вибрирует все слабее, а звон постепенно превращается в тишину. На уровне квантовой физики картина оказывается совершенно иной. Здесь энергия звука существует отдельными порциями, и переход между состояниями может происходить скачкообразно. Исследователи из Стэнфордского университета впервые смогли непосредственно наблюдать такой процесс в реальном времени, зафиксировав квантовые скачки отдельных звуковых частиц. Речь идет о фононах - квантовых порциях механических колебаний, которые можно рассматривать как своеобразный аналог фотонов для звуковых волн. В макроскопическом мире энергия вибрации может уменьшаться практически непрерывно, однако на квантовом уровне такое описание перестает работать. Энергетическое состояние системы изменяется дискретно, переходя с одного уровня на другой. Результаты стэнфордского эксперимента были опубликованы в журнале Science. Чтобы зафиксировать столь быстрый и чувствительн ...>>

Мизофония может иметь выраженную генетическую основу 15.10.2026

Для большинства людей звук жевания, дыхания или сопения остается практически незаметной частью повседневной жизни. Однако у людей с мизофонией такие совершенно обычные звуки способны вызывать мгновенную и крайне сильную негативную реакцию. Причины этого состояния до сих пор изучены недостаточно, однако новое исследование указывает на важную роль наследственности. Полученные данные свидетельствуют о том, что предрасположенность к мизофонии может иметь глубокую генетическую основу. Исследованием занималась команда Медицинской школы Йельского университета, сосредоточившая внимание на семейной истории людей с этим расстройством. В отличие от ряда предыдущих работ, проводившихся преимущественно с помощью дистанционных опросов, на этот раз специалисты непосредственно обследовали 101 человека с мизофонией и членов их семей. Такой подход позволил исследователям оценить не только распространенность состояния среди родственников, но и возможные связи с другими особенностями психического здоро ...>>

Случайная новость из Архива Логическое оружие Пентагона 16.11.2015 Министерство обороны США рассчитывает получить средства кибернападения. Они должны быть разработаны в рамках контракта на сумму $460 млн, конкурс для которого был объявлен в октябре 2015 г. В рамках этого же пятилетнего контракта подрядчик также должен будет взять на аутсорсинг множество других операций Киберкомандования США. Речь, в частности, идет о разработке и внедрении "логических бомб" - компьютерных программ, которые будут разрушать инфраструктуру противника, приводя ее к самоуничтожению. Такие бомбы американские войска смогут использовать вместо разрывных снарядов. С их помощью, согласно доктрине Пентагона, США смогут "вызывать катастрофы на атомных станциях, открывать плотины для затопления населенных пунктов, отключать диспетчерское оборудование с целью вызова авиакатастроф". Из этой же доктрины следует, что в результате применения кибероружия допускается гибель мирного населения. "Очевидно, что в результате таких действий могут быть ранены или погибнуть гражданские лица - такой побочный эффект допустим, если без него нельзя успешно выполнить военную операцию", считают в Пентагоне. По мнению бывшего сотрудника Министерства обороны США, которое приводит Nextgov, "логические бомбы" являются новым видом вооружений, так как "это уже не просто кибершпионаж или разработка трояна Stuxnet для вывода из строя центрифуг по обогащению урана". А так как военные сети базируются на тех же сетях, что и гражданские, жертвы среди гражданского населения неизбежны. "Вредоносная программа, например, может уничтожить пункт управления войсками. Но если разработчики не заложили в нее функцию самонейтрализации, она затем может проникнуть в гражданские системы и, не исключено, привести к фатальным последствиям для простых людей", - объяснил генерал-майор в отставке Чарльз Данлэп (Charles Dunlap). Кибервойска США были созданы в 2009 г. До сих пор представители Минобороны утверждали, что их задачи ограничиваются защитой от хакерских атак. В сентябре 2014 г. члены НАТО согласились, что крупномасштабная кибератака на одного из участников альянса будет рассматриваться как нападение на весь блок и может повлечь военный ответ.

Другие интересные новости:

▪ Умный мягкий материал

▪ Морские смарт-часы Garmin Quantix 5

▪ NASA построит сверхзвуковой самолет

▪ Геймерский смартфон Black Shark 2

▪ Голос кукурузы

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовые электроприборы. Подборка статей

▪ статья Фома да Ерема. Крылатое выражение

▪ статья Зачем проводить перепись населения? Подробный ответ

▪ статья Работа на ножевых фальцевочных машинах. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Устройство для контроля систем зажигания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Якутские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026