Проектирование систем низкопотенциального грунта

Теплонасосные системы теплоснабжения (ТСТ) проектируются под каждый конкретный объект в зависимости от энергетических нагрузок, почвенно-климатических условий района строительства и стоимости энергоносителей. ТСТ, как правило, состоят из системы сбора низкопотенциального тепла, собственно тепловых насосов и традиционных источников тепловой энергии для покрытия пиковых нагрузок. В некоторых случаях применяются аккумуляторы тепловой энергии. Такие схемы, как правило, применяются для систем горячего водоснабжения для выравнивания суточной неравномерности потребления горячей воды. Принципиальные схемы ТСТ выбираются на основе тепловых и технико-экономических расчётов.

Системы сбора низкопотенциального тепла (ССНТ) представляют собой различные теплообменные аппараты, утилизирующие ВЭР и НВИЭ и включённые в единый с испарителями тепловых насосов контур, по которому циркулирует теплоноситель.

Если по режимным параметрам температура в этом контуре может быть ниже 0ОС, то в качестве теплоносителя используются антифризы, например, на основе водных растворов этиленгликоля. Система должна постоянно обеспечивать испарители тепловых насосов низкопотенциальной тепловой энергией. В связи с этим в системе целесообразно комбинировать различные виды низкопотенциальных источников теплоты.

Тепловые насосы, как наиболее дорогое оборудование, подбираются по мощности на величину базовых нагрузок по графику их изменения. Это обеспечивает максимальное использование тепловых насосов и более стабильный режим их работы. Для обеспечения надёжности работы системы в схеме предусматривается не менее трёх агрегатов за исключением случаев, когда надёжность агрегатов обеспечивается их внутренним устройством.

В качестве дополнительных традиционных источников тепловой энергии, предназначенных для покрытия пиковых нагрузок, целесообразно применять нагреватели, легко поддающиеся автоматизации работы, например, электрические или газовые. Нагреватели могут устанавливаться как параллельно (со смешиванием потоков теплоносителя), так и последовательно (догревание теплоносителя). На стадии ТЭО целесообразно рассмотреть 2 -3 варианта схем ТСТ для выбора наиболее оптимального решения.

Одной из основных проблем, решаемых при проектировании теплонасосных систем теплоснабжения, является проблема выбора установочной тепловой мощности системы. Дело в том, что в отличие от традиционных систем теплоснабжения, для систем, использующих тепловые насосы, и, в особенности, для систем, использующих низкопотенциальное тепло грунта, характерны повышенные единовременные капитальные вложения в систему при сравнительно низких эксплуатационных издержках, которые в значительно большей степени, чем у традиционного теплогенерирующего оборудования, зависят от согласованности всех элементов комплекса: здание + система теплоснабжения. Поэтому применение нерациональных решений в отношении установочной тепловой мощности системы, некорректный учет специфики ее эксплуатации в годовом и многолетнем циклах может привести к значительному завышению капитальных вложений (например, в скважины системы теплосбора ) при уменьшении коэффициента использования мощности в годовом цикле или к снижению эффективности эксплуатации, что в том и другом случае, в конечном счете, неминуемо скажется на конкурентноспособности применяемого технического.

На стадии разработки ТЭО объектов с теплонасосными системами теплоснабжения ) должны быть проработаны следующие вопросы:

• определены основные архитектурно-планировочные решения;
• определены расчетные тепловые, холодильные и электрические нагрузки объекта с учётом всех внутренних бытовых и технологических тепловыделений;
• рассмотрены возможные мероприятия по снижению энергетических нагрузок традиционными способами;
• определена структура потребления энергии (тепловой и электрической);
• определены суточные и годовые графики потребления тепловой и электрической энергии;
• проработана схема традиционного (централизованного или автономного) теплоснабжения и определены затраты на её создание (с учётом выполнения требований выставленных технических условий);
• определен энергетический потенциал вторичных энергетических ресурсов объекта (мощность и график их поступления);
• определён энергетический потенциал доступных нетрадиционных возобновляемых источников энергии и потребная мощность для покрытия тепловых нагрузок здания;
• выбрана принципиальная схема системы энергоснабжения с помощью тепловых насосов и выполнена предварительная проектная проработка;
• рассчитаны капитальные затраты, связанные с созданием ТСТ с учётом технических условий на подключение к внешним энергетическим источникам;
• рассчитаны годовые эксплуатационные затраты по традиционному варианту теплоснабжения и варианту с тепловыми насосами;
• рассчитан срок окупаемости ТСТ.

В случае, если срок окупаемости приемлем и к реализации принят вариант ТСТ, следующие этапы проектирования выполняются в соответствии с существующими нормами с обязательным расчётным обоснованием выбора структуры и технических характеристик применяемого оборудования.

С более подробной информацией для технических специалистов можно ознакомиться в разделе Библиотека