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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Человеческая деятельность меняет природные циклы 17.08.2025 Времена года на протяжении тысячелетий служили основой для жизни на Земле, определяя циклы природы и привычные климатические условия. Традиционно мы связываем июль с жарой и летними днями, а январь - с морозами и снегопадами. Однако стремительные изменения климата и вмешательство человека приводят к трансформации этих устоявшихся сезонных закономерностей. Британские ученые Фелиция Лю и Томас Смит в своей статье для The Conversation рассказывают о появлении новых, искусственных времен года, которые формируются под воздействием человеческой деятельности. Исследователи отмечают, что наряду с привычными сезонами возникают совершенно новые периоды, не имеющие природного происхождения, а обусловленные антропогенными факторами. Эти новые времена года отличаются от классических, потому что они формируются вследствие социальных, экономических и экологических процессов, управляемых человеком. Одним из таких новшеств стал так называемый "сезон дымки", который наблюдается в северных и экваториальных регионах Юго-Восточной Азии. В этот период на несколько недель небо покрывается плотным слоем дыма, который возникает из-за массового выжигания растительности с целью расчистки территорий для сельского хозяйства. Такое явление резко меняет условия окружающей среды, влияя на здоровье людей и экосистемы региона. В Индонезии же ежегодно фиксируют еще один новый сезон - "сезон мусора". С ноября по март морские течения приносят к берегам Бали и соседних островов огромные скопления пластикового мусора, создавая экологическую катастрофу и меняя привычный облик природы. Этот феномен отражает масштаб проблемы загрязнения океанов и связанного с ней воздействия на природные циклы. В то же время классические времена года постепенно утрачивают свои прежние характеристики. Особенно заметно это на примере зим в Европе, где снежный покров становится все менее устойчивым и ярко выраженным. Такое сокращение снежных зимних периодов - один из сигналов глобальных климатических изменений, которые меняют привычный ход сезонов. Фелиция Лю и Томас Смит подчеркивают, что появление искусственных времен года - это не только отражение экологических вызовов, но и призыв к переосмыслению нашего отношения к природе. Эти новые сезонные циклы - результат деятельности человека, и их существование свидетельствует о необходимости более ответственного и осознанного взаимодействия с окружающей средой. Исследование британских ученых указывает на то, что времена года перестают быть неизменной данностью. Человеческое воздействие формирует новые климатические реалии, которые требуют адаптации и переосмысления привычных представлений о природе. Понимание этих процессов критически важно для разработки эффективных стратегий устойчивого развития и сохранения экосистем в будущем.

Другие интересные новости:

▪ Новый рекорд эффективности солнечных батарей

▪ Умный пластик

▪ На Юпитере найдена вода

▪ Запах партнера улучшает сон

▪ Домашний робот Omate Yumi

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрику. ПТЭ. Подборка статей

▪ статья Учебная кордовая авиамодель. Советы моделисту

▪ статья Действительно ли французский тост из Франции? Подробный ответ

▪ статья Рассмотрение разногласий по вопросам расследования, оформления и учета несчастных случаев на производстве

▪ статья Электрорубанки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Стереофонический супергетеродинный приемник. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026