Содержание к диссертации
Введение
1. Примеры использования и схемы систем теплоснабжения с тепловыми насосами 16
1.1. Теплонасосные системы теплоснабжения без дополнительного источника энергии 16
1.2. Теплонасосные системы теплоснабжения с дополнительными источниками энергии 19
1.2.1. Котельная установка 19
1.2.2. Электрокотел 19
1.2.3. Солнечная энергия 21
1.2.4. Система теплоснабжения 21
1.3. Выводы 26
2. Характеристики и свойства современных тепловых насосов 41
2.1. Термодинамические характеристики и свойства тепловых насосов 41
2.1.1. Рабочие вещества 41
2.1.2. Потери при досселировании 42
2.1.3. Потери при сжатии рабочего вещества 44
2.1.4. Действительный коэффициент преобразования 46
2.1.5. Влияние температурного напора в теплообменниках 57
2.1.6. К.п.д. теплового насоса без учета температурных напоров в теплообменниках 58
2.1.7. К.п.д. теплового насоса с учетом температурных напоров в теплообменниках 59
2.1.8. Эксергетический к.п.д. тепловых насосов 61
2.2. Технико-экономические характеристики ТН 63
2.2.1. Стоимость 63
2.2.2. Металлоемкость 66
2.2.3. Коэффициент использования энергии топлива 68
2.3. Классификация тепловых насосов и схем систем теплоснабжения 70
2.4. Выводы 77
3. Особенности работы тепловых насосов на режимах, отличных от номинального 79
3.1. Понятие о режимах, отличных от номинального 79
3.2. Изменение наиболее важных параметров ТН на режимах, отличных от номинального 87
3.3. Существующие формулы для определения характеристик ТН на режимах, отличных от номинального 98
3.4. Задачи исследования 101
4. Модель работы тепловых насосов на режимах, отличных от номинального, и ее экспериментальная проверка 103
4.1. Разработка энергетической модели работы тепловых насосов на режимах, отличных от номинального 103
4.2. Использование модели для анализа режимов работы тепловых насосов с сохранением температуры горячего теплоносителя и без регулирования мощности привода 107
4.3. Экспериментальное подтверждение энергетической модели 113
4.3.1. Сопоставление экспериментальных данных по режимам работы тепловых насосов 12CJ100, НТ410, НТ280, KWS 200, KWS 400, KWS 800, НТ45, НТ65 с расчетами по теоретической модели 113
4.3.2. Сопоставление экспериментальной зависимости Везиришвили О.Ш. с расчетами по теоретической модели для 12CJ100, НТ410, KWS400HHT65 123
4.4. Выводы 128
5. Разработка и анализ энергетической эффективности работы тепловых насосов на режимах, отличных от номинального, для сохранения задаваемых выходных параметров 129
5.1. Общие соображения 129
5.2. Вариант 1 с сохранением температуры горячего теплоносителя и без регулирования мощности привода 131
5.3. Вариант 2 с сохранением температуры горячего теплоносителя и мощности привода 132
5.4. Вариант 3 с сохранением постоянной тепловой мощности и температуры горячего теплоносителя 136
5.5. Вариант 4 с сохранением постоянной тепловой мощности, температуры горячего теплоносителя и температурного напора в теплообменнике холодного теплоносителя 142
5.6. Вариант 5 (варианты) с сохранением температуры горячего теплоносителя при произвольно задаваемом законе изменения мощности привода 145
5.7. Сравнительный анализ вариантов 148
5.8. Выводы 150
6. Комбинирование режимов работы ТН 151
6.1. Основы и особенности комбинирования.. 151
6.2. Возможности и энергетическая эффективность основных комбинированных вариантов работы ТН 153
7. Результаты работы и рекомендации по их практическому использованию 158
7.1. Основные результаты работы 158
7.2. Возможные области применения результатов 160
7.3. Расчетные примеры использования результатов 161
7.3.1. Расчет режимов работы теплового насоса ТН 4000 161
7.3.1.1. Определение тепловой мощности, мощности привода и действительного коэффициента преобразования теплового насоса ТН 4000 на режимах, отличных от номинального, при отсутствии регулирования мощности привода компрессора и сохранении температуры горячего теплоносителя 161
7.3.1.2. Определение закона изменения мощности привода теплового насоса ТН 4000 на режимах, отличных от номинального, для сохранения тепловой мощности постоянной 165
7.3.1.3. Определение тепловой мощности и действительного коэффициента преобразования теплового насоса ТН 4000 на режимах, отличных от номинального, при постоянной мощности привода компрессора 168
7.3.1.4. Комбинирование режимов работы теплового насоса ТН 4000 170
7.3.2. Расчет режимов работы теплового насоса KFR-120LW/A1С-Е 173
7.3.2.1. Определение закона изменения мощности привода теплового насоса KFR-120LW/A1C-E на режимах, отличных от номинального, для сохранения тепловой мощности постоянной 173
7.3.2.2. Определение тепловой мощности, мощности привода и действительного коэффициента преобразования теплового насоса KFR-120LW/A1C-E на режимах, отличных от номинального, при отсутствии регулирования мощности привода компрессора и сохранении температуры горячего теплоносителя 176
7.3.2.3. Комбинирование режимов работы теплового насоса KFR-120LW/A1 С-Е 179
Заключение 180
- Теплонасосные системы теплоснабжения с дополнительными источниками энергии
- Технико-экономические характеристики ТН
- Существующие формулы для определения характеристик ТН на режимах, отличных от номинального
- Вариант 1 с сохранением температуры горячего теплоносителя и без регулирования мощности привода
Введение к работе
В настоящее время около 60% энергии первичного топлива выбрасывается в окружающую среду в виде теплоты, в том числе низкопотенциальной. Только на ТЭС РАО «ЕЭС России» через систему охлаждения технической воды теряется в окружающую среду более 140-150 млн. Гкал, что эквивалентно 17,5 - 18,4 млн. т.у.т. [130].
Одним из путей использования низкопотенциальной теплоты является применение тепловых насосов, в которых обеспечивается передача теплоты от низкопотенциального источника к источнику с более высокой температурой.
Принцип работы теплового насоса описан в работе Сади Карно в 1824 г.: «...повсюду, где имеется разность температур может происходить возникновение движущей силы. Обратно, повсюду, где можно затратить эту силу, возможно образовать разность температур...» [116]. В этом положении наряду с принципом тепловой машины сформулирован общий принцип термотрансформаторов, в том числе - тепловых насосов.
Первая парокомпрессионная холодильная машина с использованием этилового эфира в качестве рабочего вещества была построена в 1834 г. Дж. Перкин-сом, а создание аммиачной холодильной машины в 70 - х годах XIX в. положило начало холодильному машиностроению [290]. В 1852 г. английский физик лорд Кельвин предложил для целей отопления использовать воздушную холодильную машину: окружающий воздух поступал в детандер, где расширялся и охлаждался. Холодный воздух после детандера в теплообменнике нагревался окружающим воздухом в изобарном процессе. После этого воздух сжимался в компрессоре до атмосферного давления и с температурой выше температуры окружающей среды поступал в помещение. Первая теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения была сооружена в 1927 г. на базе холодильной аммиачной машины с электроприводом мощностью 5 кВт английским инженером Холдейном в собственном доме в Шотландии. Пиковый источник теплоты - электронагреватель. Действительный коэффициент преобразования составил 2-3 [290]. С начала 30-х годов опытные ТНУ использовались в Великобритании, США, Швейцарии, Италии, Японии.
В работе [290] выделено четыре основных периода развития ТН за рубежом: 1926 - 1946 гг. - создание опытных и экспериментальных установок, 1947 - 1962 гг.- разработка, массовое производство и широкое внедрение реверсивных тепловых насосов для охлаждения и нагрева. Этот период характерен для США и Японии. В США в 1952 году было начато промышленное производство компактных реверсивных воздухо - воздушных тепловых насосов для круглогодичного кондиционирования воздуха. В Японии фирма «Дайкин» в 1951 г. начала производство тепловых насосов по схеме «вода-вода». С 1957 г. в Японии начали применяться ТН типа «воздух - воздух» и «воздух -вода».
В Швейцарии применение ТНУ стало повсеместным в первые послевоенные годы. В ФРГ в послевоенное время имела место первая стадия развития ТНУ. 1963-1971 гг. - спад спроса на теплонасосную технику и застой её производства. Годовой выпуск в США с 1963 по 1971 гг. практически не увеличился (76 и 82 тыс. шт. в год соответственно). Основными причинами в литературе приводятся выпуск некачественных ТН, подверженных частым поломкам, низкие цены на
органическое топливо и высокие затраты на привод ТН, что сделало неэффективным их применение.
Период 1972-2005 гг. - возрождение интереса к использованию тепловых насосов, увеличение количества работ по теплонасосным технологиям во всем мире в связи с напряженностью топливно-энергетического баланса в наиболее развитых капиталистических странах.
В литературе отмечается, что частичная смена системы теплоснабжения с централизованного на автономное может сэкономить до 25-35 % топливных ресурсов. Использование теплонасосных установок позволяет при затрате мощности в 1 кВт получить на выходе для теплоснабжения 4-7 кВт теплоты. Применение таких установок за рубежом становится нормой и позволяет ежегодно сокращать до 10% потребление топливных ресурсов. По прогнозам Международного энергетического комитета, тепловая мощность тепловых насосов, используемых для отопления и горячего водоснабжения, к 2020 г. в развитых странах составит около 75 % [125]. Применение ТНУ позволит также снизить влияние энергетики на окружающую среду.
Массовое производство и использование тепловых насосов в настоящее время осуществляется в США, Японии, ФРГ, Франции, Швеции, Дании, Австрии, Канаде и других странах. В мире выпуском ТН занимаются около 60 крупных фирм, таких как MITSUBISHI, FUJTSU, McQUAY, LG, YHVU, MHPUL, MHPUE, RHOSS, BLUE BOX, AEROBLUE, YORK, CARRIER, Вестингауз, Дже-нерэл электрик и др. По данным на 1997 год из 90 млн. тепловых насосов, установленных в мире [248], только около 5 % установок смонтировано в Европе, 63% - в Японии, где ТНУ в основном обеспечивают отопление жилого фонда. В Соединенных Штатах насчитывается 13,5 млн. установок, а развивающийся китайский рынок достиг уровня 10 млн. систем [248, 249]. Данные о количестве ТНУ в Европе приведены в таблице 1.
Эффективным направлением использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии являются теплонасосные системы теплоснабжения, использующие в качестве источника теплоты низкого потенциала термальные воды и грунт. Термальные воды в России распространены на Камчатке, в районе Кавказских минеральных вод, в Европе термальные воды находятся в Венгрии, Исландии, Франции.
Климат стран Центральной и Северной Европы, которые вместе с США и Канадой являются главными районами использования низкопотенциального тепла земли, определяет главным образом потребность в отоплении; охлаждение воздуха в летний период требуется относительно редко. Поэтому, в отличие от США, тепловые насосы в европейских странах в основном используются в водяных системах отопления. В США чаще используются реверсивные тепловые насосы для воздушного отопления и охлаждения (в летний период) помещений.
Наибольшее число систем использующих для тепло- и холодоснабжения зданий низкопотенциальную теплоту земли посредством тепловых насосов используются в США. Большое число таких систем функционируют в Канаде и странах Центральной и Северной Европы: Австрии, Швейцарии, Швеции и Германии. Швейцария лидирует по величине использования низкопотенциальной тепловой энергии земли на душу населения [248]. Данные, оценивающие мировой уровень использования (состояние на 2002 г.) низкопотенциальной тепловой энергии земли посредством тепловых насосов, приведены в таблице 2.
Таблица 1. [248] Количество тепловых насосов в Европе (по состоянию на 1996 г.)
Самая мощная в мире геотермальная теплонасосная система (около 10 МВт) расположена в США в г. Луисвилль (Louisville), штат Кентукки и используется для тепло- и холодоснабжения гостинично - офисного комплекса. Самое большое в мире число скважин грунтовой воды используется в системе тепло- и холодоснабжения «Richard Stockton College» в США, штат Нью-Джерси. Вертикальные грунтовые теплообменники этого колледжа располагаются в 400 скважинах глубиной 130 м. В Европе наибольшее число скважин (154 скважины глубиной 70 м) используются в системе тепло- и холодоснабжения центрального офиса Германской службы [305]. В СССР вопросами применения тепловых насосов начали заниматься с 1926 г. Советский физик профессор Михельсон В.А. в 20-х годах XX века первым в СССР подробно разработал вопросы применения парокомпрессионных холодильных машин для отопления, названного им «динамическим», и дал некоторые рекомендации по условиям их использования.
Профессор Гельперин Н.И. рассмотрел вопросы применения тепловых насосов в выпарных и сушильных установках в химической и других отраслях промышленности. Академик Иоффе А.Ф., призывая к использованию холодильных машин (тепловых насосов) для отопления, отмечал их связь с теплофикацией: прилегающий к ТЭС район можно снабжать теплотой, отводимой от турбин, а в более отдаленные районы следует подавать электрическую энергию для привода тепловых насосов.
Таблица 2. Мировой уровень использования низкопотенциалыюй тец ловой энергии земли посредством тепловых насосов [305]
Ундриц Г.Ф. провел технико-экономическое сравнение трех отопительных систем: теплонасосной, электрической и обычной (от водогрейных котлов). При снижении средней температуры отопительного периода применение ТНУ становится эффективнее. Показано влияние стоимости электрической энергии на эффективность ТН. Регирер A.M. предложил схему ТНУ с охлаждением конденсата рабочего тела, а также с многоступенчатым сжатием пара. Ложкин А.Н. и Го-левинский Ю.В. [150], излагая результаты исследований парокомпрессионных и пароструйных тепловых насосов, проводившихся в ЦКТИ с 1934 года, показали их роль в теплофикации. Поскольку для производственных процессов требуется пар различных параметров, а турбины ТЭЦ имеют не более двух промышленных отборов, то необходимо либо отбирать от ТЭЦ пар максимальных параметров либо ставить котельные. Решение проблемы - использование тепло-
вых насосов для повышения давления пара непосредственно у потребителя. В работе [150] впервые указано на экочогические и другие дополнительные преимущества централизованного теплоснабжения промышленных предприятий с использованием ТН: уменьшение загрязнения окружающей среды, снижение перевозок топлива, ликвидация топливных складов на предприятиях. Канаев А.А. в работе [114] указал целесообразные источники теплоты для ТНУ: циркуляционную воду тепловых электростанций, сбросные воды промышленных предприятий. Подчеркнута эффективность применения ТНУ для теплохладоснабжения помещений. Каплан A.M. в работе [115] отмечает: в системе централизованного теплоснабжения с ТНУ предпочтительнее открытая система горячего водоснабжения; в качестве пиковых источников теплоты в системе теплоснабжения с ТНУ следует применять водогрейные котлы; число часов использования установленной мощности ТНУ зависит от температуры нагрева воды в конденсаторах ТНУ; снижение указанной температуры позволяет существенно уменьшить установленную мощность ТНУ и повысить коэффициент преобразования. В работе Зысина В.А. [97] отмечается, что по мере удаления от ТЭЦ к.п.д. теплофикационной системы, учитывающий также расход энергии на привод сетевых насосов, падает, и на каком-то расстоянии от ближайшей ТЭЦ теплоснабжение от теплового насоса окажется более экономичным, нежели от ТЭЦ, предложена схема ТНУ с газомоторным привод компрессора. Работы по использованию тепловых насосов в СССР до 50-х годов XX века имели, в основном, обзорный и расчетно-теоретический характер.
В пятидесятые годы строятся крупные гидроэлектростанции, что активизировало работы по использованию тепловых насосов. В 1950 г. Смирновым К. Д. была рассмотрена возможность отопления зданий ГЭС и их поселков с помощью ТН при использовании охлаждающего воздуха гидрогенераторов в качестве низкопотенциального источника теплоты.
В развернувшейся дискуссии на страницах журнала «Электрические станции» в 1953 г. Мартыновский B.C. показал, что парокомпрессионный тепловой насос имеет примерно в 2 раза большее значение коэффициента преобразования, чем воздушный, Соколов Е.Я. определил, что граничный коэффициент преобразования, при котором ТН и местная котельная равноэкономичны равен 2,5 (при к.п.д. котельной 0,6 и к.п.д. тепловой электростанции 0,25), при коэффициенте преобразования 4,5-8,0 ТНУ и ТЭЦ равноэкономичны [290]. По итогам дискуссии сделаны выводы: «...по тепловой экономичности отопление с помощью тепловых насосов примерно равноценно отоплению от местных котельных и значительно уступает системам теплофикации. По начальным затратам установка теплового насоса может значительно превысить стоимость сооружения котельной. Поэтому тепловые насосы могут найти весьма ограниченное применение и лишь в тех случаях, когда при отсутствии теплофикации устройство котельной по ряду соображений является нежелательным. Вместе с тем тепловые насосы могут успешно конкурировать с электрическим отоплением, поэтому замена систем электрического отопления гидростанций установками с тепловыми насосами может дать существенную экономию электроэнергии». В этих условиях, как показывают материалы дискуссии, для применения имеют больше оснований тепловые насосы «вода-вода». Авторы материалов дискуссии представили расчетные значения среднего за отопительный период коэффициента преобразования ТНУ который находится в пределах 3,0-4,0.
В середине 50-х годов 20 века в г. Волжский смонтирована опытная теплона-сосная система отопления и охлаждения зданий электротехнической лаборатории кинотеатра «Спутник» [290]. Предложение о применении тепловых насосов на чайных фабриках выдвинуто в 1952 г. Гомелаури В.И., Мусхешвили А.И. и Сулаквелидзе А.П. [61,64]. В 1958 г. Ратиани Г., Хунцария Р. и Туркестанишви-ли О. испытали опытную ТНУ с солнечными нагревателями [210]. В 1971 г. в Сухуми сооружается опытно - промышленная ТНУ на базе холодильных машин ХМ-ФУУ-80 для кондиционирования торгового центра, а в 1975 г.- в г. Пицунда. В мае 1985 г. на теплонасосное теплоснабжение полностью переведена Самтред-ская чайная фабрика.
В промышленности с 1963 г. ТН использовались в подмосковном молочно-животноводческом совхозе «Горки-2», с 1987 г. на Подольском химико-металлургическом заводе, на Сагареджойском молочном комбинате (Грузия).
В качестве одного из немногих положительных моментов можно отметить начало широкого внедрения теплонасосных установок типа ТХУ-14 для охлаждения молока и горячего водоснабжения молочно-товарных ферм. На начало 1990 г. на Украине находилось в эксплуатации около 500 таких установок, в Белоруссии - 250, РСФСР - около 300. Всего в 1988-1989 гг. выпущено около 3000 этих установок, в 1990 г. - еще около 3000 шт.
В России, в настоящее время, производство и внедрение ТН находится в начальной стадии. Этим направлением занимаются несколько российских фирм: «Энергия», «Тритон-Лтд», «Теплонасос», ОАО «Инсолар-инвест», Мелитопольский завод холодильного оборудования, ЗАО «ЭКОМАШ», Читинского машиностроительный завод и некоторые другие. Как правило, российские фирмы создают тепловые насосы на базе холодильного оборудования. Только последние несколько лет начали производиться тепловые насосы по специальным разработкам, учитывающим реальные процессы гидрогазодинамики и теплообмена в тепловых насосах, использующие новые рабочие вещества [317, 318]. Наибольшее количество внедренных средних и крупных ТН (около 90% от ныне работающих) в России и ближнем зарубежье (Литва, Казахстан) созданы в ЗАО «Энергия» и ООО «Теплонасос» (г. Новосибирск, Академгородок). Эти фирмы организованы в 1990 и 1992 гг. соответственно, имеют собственный научно -технический задел, практический опыт работы. По технологии и при участии ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ», специализирующегося в области использования тепловых насосов, построены объекты, наиболее интересные из которых представлены в [41- 43]. Так в Москве в микрорайоне Никулино-2 в 1998-2002 гг. Министерством обороны РФ совместно с Правительством Москвы, Минпромнауки России, НП «АВОК» и ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ» в рамках «Долгосрочной программы энергосбережения в г. Москве» была реализована теплона-сосная система горячею водоснабжения многоэтажного жилого дома [46], где в качестве низкопотенциального источника тепловой энергии используется теплота грунта поверхностных слоев земли, а также теплота удаляемого вентиляционного воздуха.
1. Примеры использования и схемы систем теплоснабжения с тепловыми насосами.
Рассмотрено более 60 примеров реализации зарубежных и отечественных теп-лонасосных систем теплоснабжения и более 250 тепловых насосов, представленных в" настоящее время на рынке энергетического оборудования: MITSUBISHI, FUJTSU, McQUAY, LG, YHVU, MHPUL, MHPUE, RHOSS, BLUE BOX, AEROBLUE, YORK, теплонасосные установки ЗАО "Энергия", Мелитопольского завода холодильного оборудования, ЗАО "ЭКОМАШ", Читинского машиностроительного завода, завода «Компрессор», Рыбинского машиностроительного завода. Большинство теплонасосных систем теплоснабжения основаны на ТН с низкой и средней тепловой мощностью от нескольких киловатт до нескольких сотен киловатт и ориентированы на автономных потребителей. Используются также теплонасосные станции, преимущественно расположенные в западной Европе тепловой мощностью от нескольких мегаватт до нескольких сотен мегаватт. Преимущества технологий теплоснабжения, использующих нетрадиционные источники энергии, по сравнению с их традиционными аналогами связаны не только со значительными сокращениями затрат энергии в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений, но и с их экологической чистотой, а также с новыми возможностями в области повышения степени автономности и'мобиль-ности систем жизнеобеспечения.
Ниже представлены примеры использования тепловых насосов в системах теплоснабжения и схемы теплонасосных установок с целью установления наиболее общих принципов и особенностей. По ТН и ТНУ приводятся краткие характеристики и параметры. Для 24 примеров теплонасосных систем теплоснабжения приводятся схемы.
1.1. Теплонасосные системы теплоснабжения без дополнительного источника энергии
Воздухо - воздушный тепловой насос установлен в откормочном цехе на 600 свиней свиноводческой фермы в Хиршфельде для отопления. Источник низкопотенциальной теплоты - вытяжной воздух (10 тыс. м3/ч) - охлаждается с 20 до 8 С. При нагреве наружного воздуха с 0 до 20 С действительный коэффициент преобразования составил 3,6 [257]. - Схема ТНУ представлена на рис.1.
С 1971 г. в г. Сухуми эксплуатируется теплонасосная установка торгового центра на базе холодильных машин ХМ ФУУ - 80 (4 шт.). Рабочее вещество R12. Низкопотенциальный источник теплоты - морская вода, охлаждается в испарителях на 3,4 С. Назначение - круглогодичное кондиционирование воздуха торговых залов, ресторана, склада [60]. - Рис.2.
Разработана система отопления насосных станций на базе тепловых насосов "вода - воздух" с использованием холодильных машин типа МВТ, агрегатов с воздушными конденсаторами АКВ 1 - 4 или АКВ 1 - 6 (рабочее вещество R12), агрегата ВП 0,9 - 3 с герметичным компрессором ФГ 0,45 ~ 3 (рабочее вещество R12). Расчетный среднегодовой коэффициент преобразования 4,7 - 6,1, срок окупаемости 8-10 месяцев [132]. - Рис.3.
На водопроводной станции в Драйс-Тифенбахе (ФРГ) установлен тепловой насос мощностью 262 кВт для отопления, удаления влаги из воздуха помещений,
кондиционирования в летний период. Низкопотенциальный источник теплоты — водопроводная вода (160 м3/ч), наружный воздух, вытяжной воздух из помещений. Действительный коэффициент преобразования 3,85 [257]. - Рис.4.
В кинотеатре г. Галле установлены два тепловых насоса KWS 70 - In для кондиционирования летом и отопления зимой. Низкопотенциальный источник теплоты - артезианская вода. Тепловая мощность 2x79 кВт, холодильная мощность - 2x58 кВт. Действительный коэффициент преобразования составил 3,4 при температуре горячего теплоносителя на выходе из конденсатора 45 С и температуре холодного теплоносителя на выходе из испарителя 4 С. В системе установлены три тепловых аккумулятора объемом по 4 м3 [257]. - Рис.5.
Тепловой насос KWS 165 - lh (типа «вода - вода») отапливает торговый зал (напольное отопление) вблизи Дрездена. Источник низкопотенциальной теплоты
- охлаждающая вода холодильных машин фруктоовощехранилища. Тепловая
мощность ТН 245 кВт, рабочее вещество R22. Действительный коэффициент пре
образования 4,2 при температуре горячего теплоносителя на выходе из конденса
тора 42 С и температуре холодного теплоносителя на выходе из испарителя 14,7
С. Ежегодные затраты на отопление снизились на 38% по сравнению с централи
зованным теплоснабжением [257]. - Рис.6.
С 1982 г. в Великобритании работает опытный образец теплового насоса с приводом от ДВС для утилизации теплоты сточных вод температурой 80 С с целью получения насыщенного водяного пара с температурой ПО С. Тепловая мощность ТН - 212 кВт, рабочее вещество R114, теплота дымовых газов и системы охлаждения ДВС (86 % от общих потерь ДВС) также используется для получения пара. При температуре конденсации t = 120 С и кипения 60 С действительный коэффициент преобразования составил 3,1 [290]. - Рис.7.
В НПО «Союзтехнология» совместно с МГОУ создана теплонасосная установка «воздух - вода» с приводом от двигателя внутреннего сгорания Ч 8,5 - 11 (топливо - газ). Рабочее вещество R12. Низкопотенц. источник теплоты - воздух с температурой 17 - 20 С. В режиме отопления действительный коэффициент преобразования составил 2,8, коэффициент использования первичной энергии топлива = 1,25, в режиме горячего водоснабжения -1,32 [193,197]. - Рис.8.
На Самтредской чайной фабрике установлены ТН на основе холодильных машин ХМ - 22 ФУУ 400/1 и ХМ - 22 ФУУ 400/2 (всего 6 шт.) для теплоснабжения чаезавялочных агрегатов, охлаждения камеры хранения чайного (вместимость 30 т) листа до 3 - 5 С, кондиционирования роллерно - ферментационных цехов (22
- 24 С). Режим работы: температура кипения 20 С, температура конденса- ции
95 С, средний коэффициент преобразования составил 4,1 [61]. - Рис.9.
В диагностической клинике в Висбадене (ФРГ) установлены тепловые насосы для отопления и кондиционирования тепловой мощностью в зимнее время 900 кВт, холодильной мощностью в летнее время 733 кВт. Холодный теплоноситель в зимнее время охлаждается с 10 до 4 С, горячий нагревается с 36 до 46 С. Среднее значение действительного коэффициента преобразования - 4. При температуре наружного воздуха в диапазоне от минус 5 до 5 С в зависимости от интенсивности внутренних тепловыделений включается дополнительный электрический подогрев [257]. - Рис.10.
На Сагареджойском молококомбинате работает теплонасосная установка для пастеризации молока и отопления. Рабочее вещество R142 в. Низкопотенциальный источник - сбросная теплота конденсатора холодильной машины. Темпера-
тура горячей воды после конденсатора теплового насоса находится в диапазоне от 65 до 95 С. Действительный коэффициент преобразования изме- нялся от 2,3 до 5,2 [54].-Рис.11.
В 1956 г. в г. Волжск испытана теплонасосная система отопления и кондиционирования зданий электротехнической лаборатории типа "вода - вода" на базе холодильного компрессорно - конденсаторного агрегата АК-4ФУ-60/30 (мощность привода 20 кВт) и испарительно - регулирующего агрегата АИР - 60. Рабочее вещество R12. Низкопотенциальный источник теплоты - артезианская вода. В конденсаторе вода нагревается на 6,4 С, в испарителе охлаждается на 5,8 С. Действительный коэффициент преобразования 4,2, эксергетический КПД -0,55 [290].
С 1999 года в г. Сочи (санаторий «Металлург») работает теплонасосная установка НТ 80-1-1 производства ЗАО "Энергия". Назначение - подогрев морской воды в бассейне (375 м3) до 25 - 30 С с использованием в качестве низкопотенциального источника теплоты морской воды. Компрессор - одноступенчатый, с регулированием тепловой мощности в диапазоне 50 - 100 %. При температуре источника 11 С и подогретой воды 33 С действительный коэффициент преобразования равен 4,1, средний за период октябрь - май - 4,25. Срок окупаемости 3,5 года [222].
С 1981 г. в Швеции эксплуатируется теплонасосная станция тепловой мощностью 39 МВт, состоящая из трех тепловых насосов единичной тепловой мощностью 13 МВт с двухступенчатыми турбокомпрессорами. Конденсаторы двухходовые кожухотрубные, испарители одноходовые кожухотрубные. Рабочее вещество R12 (количество 42000 кг). Температура воды на входе в испаритель 9 -18 С, на входе в конденсатор 50 - 70 С, на выходе из конденсатора 60 - 80 С, расход воды через конденсатор 400 кг/с, через испаритель - 500 кг/с. Действительный коэффициент преобразования 3,2. Годовая выработка теплоты составляет 280 млн. кВт-ч [289].
С 1990 г. в здании компрессорной станции шахты "Ключевская" ПО "Кизел-уголь" эксплуатируются ТН для охлаждения и утилизации теплоты оборотной воды компрессорной станции (три компрессора производительностью 100 м3/мин и один - 50 м3/мин) на базе холодильной установки ПХУ - 50. Вода в систему охлаждения компрессоров через испаритель ТН подается насосом АЯП -75, а через конденсатор - насосом КМ - 45/55. Температура воды на входе в испаритель 30 - 40 С, на выходе 20 - 30 С, на входе в конденсатор 20 - 50 С, на выходе 30 - 58 С [95].
Два ТН марки KWS 110 - lh используются для отопления торгового зала (Q = 2x117 кВт). Рабочее вещество R22. Источник низкопотенциалыюй теплоты -охлаждающая вода холодильных машин фруктохранилища (20 - 25 С) и грунтовые воды бывшей каменоломни (5,5 С). Действительный коэффициент преобразования 3,3 при температуре горячего теплоносителя на выходе из конденсатора 45 С и температуре холодного теплоносителя на выходе из испарителя 3 С. Срок окупаемости теплонасосной установки составил 8,7 лет [257]. - Схема аналогична показанной на рис.6.
Длительное время работает теплонасосное кондиционирование воздуха киноконцертного зала в Пицунде на базе холодильных машин ХМ ФУ У - 80 (R12) и кондиционеров Кд - 20. Низкопотенциальный источник теплоты - морская вода. Средний действительный коэффициент преобразования около 4 [62].
В 2000 г. на районной насосной станции № 3 «Гайва» пущена в эксплуатацию система отопления и горячего водоснабжения на базе теплового насоса. Низкопотенциальный источник теплоты - хозяйственные и бытовые канализационные стоки (18 -22 С) [87].
На металлургическом заводе АО "Новосибпроект" реализована система теплоснабжения с тепловым насосом НТ-3000 (номинальная тепловая мощность 3000 кВт), на основе винтового компрессора А-1400. Баки - аккумуляторы тепловой энергии систем отопления и горячего водоснабжения имеют емкость 50 и 100 м3. Тепловой насос работает на веществах R12 и R142. Коэффициент использования первичной энергии топлива составил 1,23. Себестоимость тепловой энергии от ТНУ в 1,6 раз дешевле, чем в энергосистеме [184].
С 2001 г. на шахте "Осиниковская" ОАО УК "Кузнецкуголь" в Кемеровской области эксплуатируется ТН тепловой мощностью 130 кВт. Назначение - горячее водоснабжение (100 м3/сут, 45 С). Низкопотенциальный источник теплоты -шахтная вода (20 С). Действительный коэффициент преобразования 4. Срок окупаемости менее 2 лет [87].
1.2. Теплонасосные системы теплоснабжения с дополнительными источниками энергии
1.2.1. Котельная установка
В работах приведены тепловые схемы теплонасосной станции большой мощности для открытой (рис.12) и закрытой (рис.14) систем теплоснабжения, включающие химводоочистку, пиковые котлы и другое оборудование [246,290].
С 2002 г. в пос. Сосновка (г. Чебоксары) введён в эксплуатацию теплонасос-ный пункт для низкотемпературного отопления (46 - 65 С), вентиляции, горячего водоснабжения комплекса «школа - больница» на базе двух тепловых насосов НТВ - 360 с винтовыми компрессорами и одного теплового насоса НТП -150 с поршневым компрессором. Общая тепловая мощность ТН составляет 950 кВт, рабочее вещество С - 10. Источник низкопотенциальной теплоты - грунтовая вода (7-8 С) с глубиной залегания 35 - 40 м. Емкость бака - аккумулятора системы ГВС 25 м3. При температуре окружающего воздуха ниже минус 20 С включается пиковый котел, тепловая мощность которого составляет 26 % от максимальной тепловой мощности потребителя с учетом среднечасовой нагрузки системы ГВС. Средний коэффициент преобразования энергии теплонасосной системы с октября по март составил 2,3. Расчетный срок окупаемости 3-4 года [209]. - Рис.13.
Солнечно - теплонасосная система тепло - и хладоснабжения реализована в доме отдыха «Гумиста» для кондиционирования воздуха в кинозале и столовой на базе холодильной машины ХМ ФУУ - 80. Резервный источник теплоты - котел ДКВР тепловой мощностью 2,8 МВт [48].
1.2.2. Электрокотел
24. Тепловой насос KWS 220 - lh используется для отопления помещений на ак
кумуляторном заводе в г. Таубенхайме. Источник низкопотенциальной теплоты
- подрусловые воды (28 м3/ч, 12-8 С) реки Шпрее. Действительный коэффи-
циент преобразования 3,2 при температуре горячего теплоносителя на выходе из конденсатора 48 С и температуре холодного теплоносителя на выходе из испарителя 3 С. Аккумулятор горячей воды имеет объем 52 м3. Тепловой насос покрывает отопительную нагрузку до температуры наружного воздуха минус 5,5 С, после чего включаются электрокалориферы. Стоимость установки 260 тыс. марок, срок окупаемости 5,5 лет [257]. - Рис.15.
25. С 1987 г на полигоне филиала Института высоких температур РАН - Объе
диненного научно-исследовательского и производственного центра (Дагестан)
функционирует экспериментальный дом - лаборатория общей площадью 128 м2
с тепловым насосом «вода - вода» марки GWS 4 фирмы «Алко Интернейшнл»
(Австрия) электродвигатель мощностью 3 кВт, рабочее вещество R22, солнеч
ные коллектора марки EkS-H фирмы «Мессершмит-Бельков-Блом» (ФРГ) об
щей площадью 17,2 м2, дополнительный источник энергии - электрокотел. Тем
пература воды на входе в испаритель ТН 7-25 С, максимальная температура
воды на выходе из конденсатора 55 С. При tx= 10 С и tr= 35 С действитель
ный коэффициент преобразования составил 3,5 [280]. - Рис.16.
26. В 1986 г. в г. Ялта введена и эксплуатируется теплонасосная станция панси
оната «Дружба» (табл.1). На
значение ТНС — подогрев мор
ской воды для бассейна до 28
С, стеновое низкотемператур
ное отопление с температур
ным графиком 57/45 С, горя
чее водоснабжение (55 С).
ТНС включает три тепловых
насоса на базе компрессоров П
220 - 2 - 1 и испарительно -
конденсаторных агрегатов
АИК - 900 А, аккумуляторы
тепло- ты. Низкопотенциаль
ный источник теплоты - мор
ская вода - охлаждается в ТН
на 2 - 3 С. Электрокотел КЭВ - 400 используется для догрева [141]. - Рис.17.
27. Тепловой насос используется для пастеризации молока (85 С) с последую
щим его
охлаждением, а также нагрева воды для технологических нужд (45 - 50 С). Низкопотенциальный источник теплоты - молоко (10 - 32 С).
Дополнительный источник теплоты - электронагреватель. Для пастеризации 1 т молока с исходной температурой 32,5 С расходуется 28 кВт-ч электроэнергии, из них 15 кВт-ч потребляют электронагреватели [257].- Рис.18.
В 2002 г. в микрорайоне Никулино - 2 (г. Москва) установлен тепловой насос (с баком - аккумулятором горячей воды) для горячего водоснабжения жилого дома. Низкопотенциальный источник теплоты - грунтовые воды и вытяжной воздух системы вентиляции. Тепловая мощность ТН - 320 кВт. Действительный коэффициент преобразования 3,5. Дополнительный источник теплоты - электронагреватели [46].
Административное здание в Ярославской области (3,2 тыс. м3) отапливается теплонасосной установкой «вода - вода» тепловой мощностью 25 кВт: (два ТН
на базе компрессора ФВ6 с водяным охлаждением цилиндров), рабочее вещество R22. Низкопотенциальный источник теплоты - грунтовые воды (5-15 С). Грунтовый теплообменник общей площадью 40x6 м2 состоит из горизонтально расположенных на глубине 2,8 м полиэтиленовых труб диаметром 50 мм и общей длиной 960 м. Горячий теплоноситель (40 - 60 С) после ТНУ догревается до 70 С в электронагревателе (45 кВт). Действительный коэффициент преобразования
- 4, регулирование качественное, масса ТН 260 кг [224].
30. В административном здании (80 тыс. м2) г. Страстбург установлены тепло
вые насосы на базе турбокомпрессоров. Источник низкопотенциальной теплоты
- грунтовая вода (охлаждается в испарителе с 11 - 12 С до 5 С) и вытяжной
воздух системы вентиляции. Общая тепловая мощность при температуре окру
жающего воздуха 15 С составляет 14 МВт. Объем тепловых аккумуляторов
3x125 м3. Дополнительный источник теплоты - электрокотел [257].
1.2.3. Солнечная энергия
В плавательном бассейне г. Фрейбург в 1979 году установлен тепловой насос KWS ПО - lh с тепловой мощностью 178 кВт для нагревания воды в ночное время (продолжительность работы 12-15 часов). В дневное время работают только солнечные коллекторы. Низкопотенциальный источник теплоты - вода из скважины (10 - 12 С). Температура воды на выходе из конденсатора 25 - 31 С, в испарителе вода охлаждается на 5 - 6 С, в конденсаторе нагревается на 6 С. Среднее значение коэффициента преобразования 4,5 - 5 [257]. - Рис.19.
С 1987 г на территории полигона филиала Института высоких температур РАН - Объединенного научно-исследовательского и производственного центра (Дагестан) функционирует экспериментальный дом - лаборатория общей площадью 200 м2, оборудованный солнечными коллекторами, аккумулятором теплоты в подземных водоносных слоях и тепловым насосом на базе холодильной машины МКТ 20 — 2-0. Рабочее вещество R142. Низкопотенциальный источник теплоты геотермальная вода. При температуре воды на входе в испаритель 14 С и на выходе из конденсатора 50 С действительный коэффициент преобразования составил 2,9 [280]. - Рис.20.
Дом - лаборатория общей площадью 200 м2 полигона филиала Института высоких температур РАН оборудована солнечными коллекторами на базе стальных плоских радиаторов марки РСГ - 2. Дополнительный источник теплоты -ТН «вода - вода» марки TC-VV10 фирмы «Фригер Колин» (Чехия) с электродвигателем мощностью 3 кВт, рабочее вещество R12. Низкопотенциальный источник теплоты - геотермальная вода. Температура воды, подаваемой в испаритель (8 - 28 С), в конденсатор - 55 С. При tx = 10 С и tr = 55 С действительный коэффициент преобразования составил 2,2 [280]. - Рис.21.
1.2.4. Система теплоснабжения
34. На заводе холодильных автоматов в г. Берлин эксплуатируется ТН «вода -
вода» на базе двух компрессоров S3 - 1800 для получения сухого воздуха (обра
ботка кинофотопленки) тепловой мощностью 2x857 кВт, рабочее вещество R12.
Действительный коэффициент преобразования 3,2. Стоимость установки 1,4
млн. марок (на 1985 г.), годовая экономия 1,2 млн. марок, срок окупаемости 1,5
года [257]. - Рис.22.
Тепловые насосы KWS 80 — lh (изготовитель - «Машиностроительный завод», Галле, ФРГ) «рассол - вода» установлены на солодо - пивоваренном заводе в Зангерхаузене. Назначение - напольное отопление цеха производства и розлива пива, лимонада. Тепловая мощность 4x200 кВт, низкопотенциальный источник теплоты - рассол, отводящий теплоту от пива и лимонада через систему теплообменников. Действительный коэффициент преобразования равен 3 при температуре горячего теплоносителя на выходе из конденсатора 42 С и температуре рассола на выходе из испарителя минус 2 С [257]. - Рис.23.
С 1981 г. В Берлине эксплуатируются тепловые насосы, установленные в центре спорта и отдыха, в состав которого входят плавательные бассейны (2590 м3), искусственные катки (2200 м2). ТН используют теплоту конденсаторов холодильных машин ледовых катков (776 кВт) и теплоту сбросных вод душевых помещений (28 С, 226 кВт) для напольного отопления, горячего водоснабжения. Дополнительный источник теплоты - централизованная система теплое на-бжения. Действительный коэффициент преобразования теплового насоса, использующего теплоту сбросных вод составляет 3,5 при температуре конденсации рабочего вещества 60 С и температуре кипения 8 С [257]. - Рис.24.
В кинотеатре «Спутник» г. Волжский работают три ТНУ на базе холодильных агрегатов АК - 4ФУ - 60/30 и испарителей ИТР - 35 для отопления и кондиционирования зрительного зала, фойе и административных помещений. Источник низкопотенциальной теплоты - сточные воды завода с температурой зимой 14 -19 С. Пиковый источник теплоты - централизованная система теплоснабжения. При температуре горячего теплоносителя на выходе из конденсатора 36 С действительный коэффициент преобразования равен 3,9 [290].
В 1999 г. на ТЭЦ -28 ОАО «Мосэнерго» установлен и испытан тепловой насос НТ -410-4-9-08 завода «Компрессор» с диапазоном тепловой мощности 300 - 480 кВт, рабочее вещество R142. Низкопотенциальный источник теплоты -циркуляционная вода после конденсатора турбины и прямая сетевая вода системы теплоснабжения. Параметры ТН: температура воды на входе в испаритель 20 - 50 С, на выходе из конденсатора 50 - 65 С; объемный расход воды через испаритель 35-85 м3/ч, через конденсатор - 55 -100 м3/ч. Действительный коэффициент преобразования 3,5 - 5,5 при разности температур горячего и холодного теплоносителей 15 - 35 С [71].
Некоторые данные по использованию тепловых насосам фирмы «Энергия» приведены в табл.2.
Таблица 2. Тепловые насосы АО «Энергия» установленные на различных объек-
тах в 1992 - 1995 гг. [96 и др.]
40. Некоторые характеристики теплонасосных устаноюк приведенные в главе 1 показаны в табл.3.
Таблица 3. Характеристики теплонасосных установок
1.3. Выводы
Анализ рассмотренных ТН и схем систем теплоснабжения с тепловыми насосами показал:
Теплонасосные системы теплоснабжения в настоящее время широко используются в мире, известны многочисленные примеры использования тепловых насосов мощностью от нескольких киловатт до десятков мегаватт. Тепловые насосы применяют для нужд отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и обеспечения некоторых технологических процессов (сушка, выпарка, дистилляция, ректификация и др.).
В России известны немногочисленные примеры эксплуатации теплонасосных систем теплоснабжения, тепловые насосы производят несколько фирм, что объясняется высокой стоимостью электроэнергии относительно тепловой энергии, неразработанностью методов оценки эффективности использования тепловых насосов, недостаточной изученностью свойств и характеристик тепловых насосов.
Большое количество российских тепловых насосов выполнено на базе холодильной техники (компрессоры, теплообменники и т.д.), имеющей свою специфику, в частности стабильность внешних условий использования и более низкий температурный диапазон. В России известны только несколько фирм, выпускающих специальное теплонасосное оборудование.
Анализ теплонасосных систем теплоснабжения показал что температура источников низкопотенциальной теплоты находится, как правило, на довольно низком уровне - от 4 до 20 С, что является причиной больших разностей температур рабочего вещества в цикле ТН и низкой энергетической эффективности, определяемой действительным коэффициентом преобразования - от 2,3 до 4,0 (табл.3).
Низкий диапазон температуры холодного источника теплоты, используемого в теплонасосных системах теплоснабжения и как следствие низкие температуры горячего источника теплоты обусловливают использование низкотемпературных систем теплоснабжения с развитыми поверхностями нагрева (табл.3).
Номинальный режим тепловых насосов имеет фиксированный характер независимо от условий использования, режима теплопотребления и других факторов.
В теплонасосных системах теплоснабжения довольно часто используют различные аккумуляторы теплоты, представляющие, как правило, емкости с водой.
Теплонасосные системы используют как для теплоснабжения локальных потребителей - жилищных, общественных и производственных зданий и сооружений, так и для работы с потребителями централизованных систем теплоснабжения в качестве дополнительного или основного источника энергии.
Для регулирования наиболее важных для потребителей параметров (тепловая мощность, температура горячего теплоносителя и др.) в теплонасосных схемах теплоснабжения используют дополнительные источники энергии, включенные в систему последовательно или параллельно: электронагреватели, котлы, централизованные системы теплоснабжения, солнечная энергия.
10. Большое колличество теплонасосных систем теплоснабжения обеспечивают
одновременно тепло- и хладоснабжение потребителей, как правило для админи-
стративных и промышленных объектов.
Для регулирования наиболее важных для потребителей параметров в тепло-насосных схемах теплоснабжения используют также регулирование теплового насоса посредством дроссель-вентиля.
На основе данных по реальным примерам использования и данных из литературы разработана классификация схем систем теплоснабжения, в том числе по термодинамическим признакам (п.2.3.2.). В классификацию также внесены пункты, характеризующие системы теплоснабжения в зависимости от характера работы на режимах, отличных от номинального.
Теплонасосные системы теплоснабжения с дополнительными источниками энергии
21. В работах приведены тепловые схемы теплонасосной станции большой мощности для открытой (рис.12) и закрытой (рис.14) систем теплоснабжения, включающие химводоочистку, пиковые котлы и другое оборудование [246,290]. 22. С 2002 г. в пос. Сосновка (г. Чебоксары) введён в эксплуатацию теплонасос-ный пункт для низкотемпературного отопления (46 - 65 С), вентиляции, горячего водоснабжения комплекса «школа - больница» на базе двух тепловых насосов НТВ - 360 с винтовыми компрессорами и одного теплового насоса НТП -150 с поршневым компрессором. Общая тепловая мощность ТН составляет 950 кВт, рабочее вещество С - 10. Источник низкопотенциальной теплоты - грунтовая вода (7-8 С) с глубиной залегания 35 - 40 м. Емкость бака - аккумулятора системы ГВС 25 м3. При температуре окружающего воздуха ниже минус 20 С включается пиковый котел, тепловая мощность которого составляет 26 % от максимальной тепловой мощности потребителя с учетом среднечасовой нагрузки системы ГВС. Средний коэффициент преобразования энергии теплонасосной системы с октября по март составил 2,3. Расчетный срок окупаемости 3-4 года [209]. - Рис.13. 23. Солнечно - теплонасосная система тепло - и хладоснабжения реализована в доме отдыха «Гумиста» для кондиционирования воздуха в кинозале и столовой на базе холодильной машины ХМ ФУУ - 80. Резервный источник теплоты - котел ДКВР тепловой мощностью 2,8 МВт [48]. 24. Тепловой насос KWS 220 - lh используется для отопления помещений на ак кумуляторном заводе в г. Таубенхайме. Источник низкопотенциальной теплоты - подрусловые воды (28 м3/ч, 12-8 С) реки Шпрее. Действительный коэффи- циент преобразования 3,2 при температуре горячего теплоносителя на выходе из конденсатора 48 С и температуре холодного теплоносителя на выходе из испарителя 3 С. Аккумулятор горячей воды имеет объем 52 м3. Тепловой насос покрывает отопительную нагрузку до температуры наружного воздуха минус 5,5 С, после чего включаются электрокалориферы. Стоимость установки 260 тыс. марок, срок окупаемости 5,5 лет [257]. - Рис.15. 25. С 1987 г на полигоне филиала Института высоких температур РАН - Объе диненного научно-исследовательского и производственного центра (Дагестан) функционирует экспериментальный дом - лаборатория общей площадью 128 м2 с тепловым насосом «вода - вода» марки GWS 4 фирмы «Алко Интернейшнл» (Австрия) электродвигатель мощностью 3 кВт, рабочее вещество R22, солнеч ные коллектора марки EkS-H фирмы «Мессершмит-Бельков-Блом» (ФРГ) об щей площадью 17,2 м2, дополнительный источник энергии - электрокотел.
Тем пература воды на входе в испаритель ТН 7-25 С, максимальная температура воды на выходе из конденсатора 55 С. При tx= 10 С и tr= 35 С действитель ный коэффициент преобразования составил 3,5 [280]. - Рис.16. Технические характеристики ТНС пансионата «Дружба» Таблица 1 Рабочее вещество R12 Тепловая мощность ТНС в том 2,5 числе: тепловой насос, МВт 2,1 электрокотёл, МВт 0,4 Среднегодовой действительный коэффициент преобразования 3,1 энергии 0-5 Температура кипения, С 55-60 Температура конденсации, С 8-9 Температура морской воды, С 500 Расход морской воды, м3/ч 26. В 1986 г. в г. Ялта введена и эксплуатируется теплонасосная станция панси оната «Дружба» (табл.1). На значение ТНС — подогрев мор ской воды для бассейна до 28 С, стеновое низкотемператур ное отопление с температур ным графиком 57/45 С, горя чее водоснабжение (55 С). ТНС включает три тепловых насоса на базе компрессоров П 220 - 2 - 1 и испарительно - конденсаторных агрегатов АИК - 900 А, аккумуляторы тепло- ты. Низкопотенциаль ный источник теплоты - мор ская вода - охлаждается в ТН на 2 - 3 С. Электрокотел КЭВ - 400 используется для догрева [141]. - Рис.17. 27. Тепловой насос используется для пастеризации молока (85 С) с последую щим его охлаждением, а также нагрева воды для технологических нужд (45 - 50 С). Низкопотенциальный источник теплоты - молоко (10 - 32 С). Дополнительный источник теплоты - электронагреватель. Для пастеризации 1 т молока с исходной температурой 32,5 С расходуется 28 кВт-ч электроэнергии, из них 15 кВт-ч потребляют электронагреватели [257].- Рис.18. 28. В 2002 г. в микрорайоне Никулино - 2 (г. Москва) установлен тепловой насос (с баком - аккумулятором горячей воды) для горячего водоснабжения жилого дома. Низкопотенциальный источник теплоты - грунтовые воды и вытяжной воздух системы вентиляции. Тепловая мощность ТН - 320 кВт. Действительный коэффициент преобразования 3,5. Дополнительный источник теплоты - электронагреватели [46]. 29. Административное здание в Ярославской области (3,2 тыс. м3) отапливается теплонасосной установкой «вода - вода» тепловой мощностью 25 кВт: (два ТН на базе компрессора ФВ6 с водяным охлаждением цилиндров), рабочее вещество R22. Низкопотенциальный источник теплоты - грунтовые воды (5-15 С). Грунтовый теплообменник общей площадью 40x6 м2 состоит из горизонтально расположенных на глубине 2,8 м полиэтиленовых труб диаметром 50 мм и общей длиной 960 м. Горячий теплоноситель (40 - 60 С) после ТНУ догревается до 70 С в электронагревателе (45 кВт). Действительный коэффициент преобразования - 4, регулирование качественное, масса ТН 260 кг [224]. 30. В административном здании (80 тыс. м2) г. Страстбург установлены тепло вые насосы на базе турбокомпрессоров. Источник низкопотенциальной теплоты - грунтовая вода (охлаждается в испарителе с 11 - 12 С до 5 С) и вытяжной воздух системы вентиляции. Общая тепловая мощность при температуре окру жающего воздуха 15 С составляет 14 МВт. Объем тепловых аккумуляторов 3x125 м3. Дополнительный источник теплоты - электрокотел [257]. 1.2.3. Солнечная энергия 31. В плавательном бассейне г. Фрейбург в 1979 году установлен тепловой насос KWS ПО - lh с тепловой мощностью 178 кВт для нагревания воды в ночное время (продолжительность работы 12-15 часов).
В дневное время работают только солнечные коллекторы. Низкопотенциальный источник теплоты - вода из скважины (10 - 12 С). Температура воды на выходе из конденсатора 25 - 31 С, в испарителе вода охлаждается на 5 - 6 С, в конденсаторе нагревается на 6 С. Среднее значение коэффициента преобразования 4,5 - 5 [257]. - Рис.19. 32. С 1987 г на территории полигона филиала Института высоких температур РАН - Объединенного научно-исследовательского и производственного центра (Дагестан) функционирует экспериментальный дом - лаборатория общей площадью 200 м2, оборудованный солнечными коллекторами, аккумулятором теплоты в подземных водоносных слоях и тепловым насосом на базе холодильной машины МКТ 20 — 2-0. Рабочее вещество R142. Низкопотенциальный источник теплоты геотермальная вода. При температуре воды на входе в испаритель 14 С и на выходе из конденсатора 50 С действительный коэффициент преобразования составил 2,9 [280]. - Рис.20. 33. Дом - лаборатория общей площадью 200 м2 полигона филиала Института высоких температур РАН оборудована солнечными коллекторами на базе стальных плоских радиаторов марки РСГ - 2. Дополнительный источник теплоты -ТН «вода - вода» марки TC-VV10 фирмы «Фригер Колин» (Чехия) с электродвигателем мощностью 3 кВт, рабочее вещество R12. Низкопотенциальный источник теплоты - геотермальная вода. Температура воды, подаваемой в испаритель (8 - 28 С), в конденсатор - 55 С. При tx = 10 С и tr = 55 С действительный коэффициент преобразования составил 2,2 [280]. - Рис.21. 1.2.4. Система теплоснабжения 34. На заводе холодильных автоматов в г. Берлин эксплуатируется ТН «вода - вода» на базе двух компрессоров S3 - 1800 для получения сухого воздуха (обра ботка кинофотопленки) тепловой мощностью 2x857 кВт, рабочее вещество R12. Действительный коэффициент преобразования 3,2. Стоимость установки 1,4 млн. марок (на 1985 г.), годовая экономия 1,2 млн. марок, срок окупаемости 1,5 года [257]. - Рис.22. 35. Тепловые насосы KWS 80 — lh (изготовитель - «Машиностроительный завод», Галле, ФРГ) «рассол - вода» установлены на солодо - пивоваренном заводе в Зангерхаузене. Назначение - напольное отопление цеха производства и розлива пива, лимонада.
Технико-экономические характеристики ТН
На основании рассмотренных свойств и характеристик тепловых насосов сделаны следующие выводы: 1. Наиболее распрастраненными рабочими веществами являются фреоны, применение диоксида углерода и воды находится в стадии экспериментальной разработки и определения областей эффективного использования. Свойства рабочих веществ значительно влияют на характеристики тепловых насосов (рис.25). 2. В тепловом насосе наиболее значительными являются потери при сжатии рабочего вещества - 25-50 % (рис.27) и дросселировании рабочего вещества -5 - 30 % (рис.26), которые в значительной степени определяются режимом работы тепловых насосов. 3. Температурные напоры значительно уменьшают значение коэффициента преобразования тепловых насосов - на 50 - 8 %, в зависимости от режима работы (рис.33). 4. Номинальные значения действительного коэффициента преобразования имеют низкие значения, тепловые насосы используются, как правило, при действительных коэффициентах преобразования - от 1,8 до 3,5 (рис.29), не отвечающим современным требованиям энергоэффективности. 5. Установлен предел по действительному коэффициенту преобразования, ниже которого тепловые насосы использовать нецелесообразно из условий технико-экономической эффективности. Для современных условий, по расчетам, необходимы значения действительного коэффициента преобразования не ниже 4,2-4,5 (формула 7).
Только при таких условиях тепловая мощность с "запасом" превышает тепловую мощность сжигаемого на электростанции топлива, достигаются приемлемые сроки окупаемости внедрения тепловых насосов. 6. Для сравнения тепловых насосов и определения термодинамических характеристик используется коэффициент технических и термодинамических потерь, учитывающий все потери в тепловом насосе и имеющий значение 0,4 -0,7 для тепловых насосов различной тепловой мощности (рис.34). Далее в работе используется значение коэффициента потерь 0,6. 7. Для сравнения систем теплоснабжения используется коэффициент использования первичной энергии топлива, который для теплонасосных систем максимален и достигает значений 1,8 - 2,3 при выработке электроэнергии на традиционных ТЭС и 2,5 - 3,2 при выработке электроэнергии на ПТУ (табл.13). 8. Оценки эффективности тепловых насосов с использованием эксергетиче-ского анализа применяется редко, для нескольких конкретных примеров использования ТН значение эксергетического к.п.д. имеет значение 0,37 - 0,43 [202] и 0,55 [290]. 9. Стоимость тепловых насосов варьируется в довольно широких пределах в зависимости от тепловой мощности единичного агрегата, но стабилизируется до 20-40 долл. США за 1 кВт тепловой мощности теплового насоса (рис.36). 10. Удельная металлоемкость тепловых насосов отечественного и зарубежного производства находится в диапазоне от 10 до 30 кг на 1 кВт тепловой мощно- сти, стабилизируясь до значений 10 кг/кВт при увеличении тепловой мощности единичного агрегата (рис.37-39). 11. Разработаны классификация тепловых насосов и схем систем теплоснабжения по термодинамическим и другим признакам, учитывающие особенности работы ТН на режимах, отличных от номинального, что не было сделано до настоящего времени. 12. В настоящее время не систематизированы данные по термодинамическим и технико-экономическим свойствам и характеристикам современных тепловых насосов отечественного и зарубежного производства, что затрудняет внедрение теплонасосной техники в энергетику. 13. Характеристики тепловых насосов, как показал обзор, довольно сильно различаются для отдельных тепловых насосов одной и той же тепловой мощности, однако для основных характеристик получены обобщающие диапазоны, дающие представление о максимальных, минимальных и средних значениях. Полученные данные могут использоваться для проектирования тепло-насосных систем теплоснабжения. Режимы работы тепловых насосов, отличные от номинального, обусловлены влиянием возмущающих факторов - температур горячего и холодного теплоносителей и влиянием величины необходимой выходной тепловой мощности. Изменение температуры холодного теплоносителя, используемого в тепловом насосе, определяется, как правило, изменением температуры окружающей среды в течение года (суток) или режимными параметрами источника холодного теплоносителя (промышленное предприятие). Так, например, температура окружающего воздуха, используемого в качестве источника энергии ТН в течение года варьируется от минусовых значений температур (- 30. ...-10 С) до плюсовых (25....35 С). Температура геотермального теплоносителя по экспериментальным данным, приведенным в работе "Гаджиев А.Г., Султанов Ю.И., Ригер П.Н. Геотермальное теплоснабжение. М.: Энергоатомиздат, 1984. 120 с", меняется в зависимости от дебита геотермальных скважин на 20-40 С, обусловливая режимы тепловых насосов, отличные от номинального (рис.40). Температура горячего теплоносителя теплового насоса зависит от вида потребителя и его режимных особенностей.
Так температура горячего теплоносителя для традиционного отопления изменяется в значительных пределах от 60 - 70 С до 80 - 115 С в зависимости от температуры окружающего воздуха. Для низкотемпературных систем отопления температура горячего теплоносителя составляет 25-60 С. Системы горячего водоснабжения имеют, как правило, стабильную в течение года температуру горячего теплоносителя -50-60 С. С другой стороны, величина тепловой мощности тепловых насосов также определяет режимы ТН. На рис.41 показано влияние тепловой мощности на температуру горячего тепловых насосов при постоянной температуре холодного теплоносителя. Как показано на рисунке, даже небольшое снижение тепловой мощности возможно лишь при значительном увеличении температуры горячего теплоносителя и разности температур горячего и холодного теплоносителей со значительным снижением действительного коэффициента преобразования. Работа тепловых насосов на режимах, отличных от номинального, характеризуется различными вариантами изменений температур горячего и холодного теплоносителей и, как следствие этого, изменений температур рабочего вещества в термодинамическом цикле ТН, тепловой мощности, мощности привода и действительного коэффициента преобразования. Рассмотрим основные варианты изменений температур рабочего вещества и теплоносителей в цикле ТН. На рис.42 показан режим работы тепловых насосов с сохранением температуры горячего теплоносителя при изменении температуры холодного теп- 79лоносителя - уменьшении температуры холодного теплоносителя (рис.42,а), увеличении температуры холодного теплоносителя (рис.42,6). Вследствие установления других материальных и тепловых балансов в элементах теплового насоса при изменении температуры холодного теплоносителя, изменяется также верхняя и нижняя температуры рабочего вещества, тепловая мощность и мощность привода теплового насоса. Вариант характерен, как правило, для теплонасосных систем горячего водоснабжения, когда температура холодного теплоносителя изменяется в течение года (сезона или суток), а температура горячего теплоносителя поддерживается постоянной. На рис.43 показан режим работы тепловых насосов с сохранением температуры холодного теплоносителя при изменении температуры горячего теплоносителя - увеличении температуры горячего теплоносителя (рис.43,а), уменьшении температуры горячего теплоносителя (рис.43,6). Вариант характерен для случая перехода тепловых насосов на другой режим работы, температура холодного теплоносителя в этом случае остается стабильной (например, в качестве холодного теплоносителя используются сточные воды или сбросная вода предприятий, температура которых в течение года меняется слабо).
Существующие формулы для определения характеристик ТН на режимах, отличных от номинального
Одной из основных энергетических характеристик тепловых насосов является действительный коэффициент преобразования [48, 79, 98, 159,160, 212, 214,236 и др.]. В литературе по теплонасосной технике приводится формула Мартыновского B.C. для определения действительного коэффициента преобразования (пп.2.1.7 и [159]), которая используется многими исследователями и в настоящее время: На рис.51 представлены данные Мартыновского B.C. и дополненные расчетами автора для более высоких значений температур холодного теплоносителя по формуле (11) для действительного коэффициента преобразования тепловых насосов в зависимости от температур горячего и холодного теплоносителей с учетом температурного напора в конденсаторе 10 С и в испарителе 7 С. Другими важными характеристиками являются тепловая мощность ТН и мощность привода. В работе [48] приводятся зависимости Везиришвили О.Ш. и Меладзе Н.В. (В дальнейшем зависимости Везиришвили О.Ш.) для определения параметров ТН на режимах, отличающихся от номинального, полученные при обобщении экспериментальных характеристик тепловых насосов: Возмущающими параметрами в данных зависимостях являются температуры горячего и холодного теплоносителей, т.е. работа тепловых насосов на режимах, отличных от номинального обусловлена, изменением температур холодного и горячего теплоносителя. На рис.75-78 показано сравнение расчетов по формулам (12) и (13) с экспериментальными данными для тепловых насосов НТ410, НТ65, KWS400, 12CJ100. Тепловая мощность по расчету (формула 12) при изменении температуры холодного теплоносителя при постоянной температуре горячего теплоносителя сильно меняется и по характеру изменения соответствует существующим в литературе экспериментальным данным (рис.75-78). Мощность привода по расчету (формула 13) теплового насоса, напротив, стабильна, что объясняется свойствами электромотора компрессора. Как показал анализ, зависимости (12) и (13) характеризуют традиционную работу тепловых насосов - когда отсутствует какое-либо регулирование мощности привода, тепловая мощность сильно падает при увеличении разности температур горячего и холодного теплоносителей, не обеспечиваются номи- нальные выходные параметры при понижении температуры холодного теплоносителя.
Зависимости Везиришвили О.Ш. имеют эмпирический характер, большую степень обобщения, в зависимостях не учитываются температуры рабочего вещества, величины температурных напоров в теплообменниках, к.п.д. теплового насоса, что делает невозможным их использование для разработки и исследования режимов работы тепловых насосов с сохранением выходных параметров. На основании выполненного обзора по современному состоянию развития теплонасосной техники можно выделить основные проблемы совершенствования и использования тепловых насосов: 1. Использование новых рабочих веществ, позволяющих улучшить термодинамические, технико-экономические и экологические характеристики современных тепловых насосов. 2. Разработка новых и совершенствование традиционных термодинамических циклов. 3. Совершенствование оборудования и элементов, позволяющее снизить мас-согабаритные и стоимостные показатели ТН, увеличить долговечность и надежность. 4. Эффективное использование тепловых насосов, разработка и исследование новых режимов работы, в том числе на режимах, отличных от номинального. В настоящее время важные выходные параметры отечественных и зарубежных тепловых насосов - тепловая мощность и температура горячего теплоносителя не обеспечиваются при понижении температуры холодного теплоносителя - на режимах, отличных от номинального. Тепловая мощность ТН сильно снижается при понижении температуры холодного теплоносителя, как показали экспериментальные данные для режимов тепловых насосов, отличных от номинального. Снижение температуры холодного теплоносителя тепловых насосов вызывает увеличение разности температур рабочего вещества в термодинамическом цикле, уменьшается действительный коэффициент преобразования, определяющий его энергетическую эффективность. В обзоре показано, что при значительном снижении температуры холодного теплоносителя действительный коэффициент преобразования снижается до недопустимо низких значений - 2-4, ниже которых тепловые насосы использовать нецелесообразно. В литературе по теплонасосной технике недостаточно внимания уделено вопросу работы тепловых насосов на режимах, отличных от номинального, свойствам тепловых насосов в реальных условиях эксплуатации, регулированию наиболее важных параметров для потребителей, определению области эффективного использования теплонасосной техники. Так приведенные в литературе зависимости Везиришвили О.Ш.. для определения характеристик при традиционной работе тепловых насосов, полученные при обобщении экспериментальных характеристик тепловых насосов, как показал анализ, не могут использоваться для решения задач, связанных с эффективным использованием тепловых насосов на режимах, отличных от номинального.
Зависимости Везиришвили О.Ш.. характеризуют частный случай рабо- ты тепловых насосов на режимах, отличных от номинального, когда отсутствует какое-либо регулирование мощности привода, не учитывают разную степень термодинамического и технического совершенства тепловых насосов, не могут быть использованы при решении вопроса о регулировании тепловых насосов с сохранением важных выходных параметров или создании ТН с заданными свойствами, имеют эмпирический характер, отсутствуют температуры рабочего вещества, температурные напоры в теплообменниках, к.п.д. теплового насоса. В соответствие с изложенным, проблема эффективного использования тепловых насосов является в настоящее время актуальной, в диссертации решались задачи, связанные именно с этой проблемой. Цель диссертационной работы заключается в разработке и исследовании режимов сохранения выходных параметров при изменении температуры холодного теплоносителя. При этом тепловые насосы должны использоваться при значениях действительного коэффициента преобразования выше минимально допустимого по условиям термодинамической и технико-экономической эффективности. В диссертационной работе решались следующие задачи, связанные с проблемой эффективного использования тепловых насосов и разработки режимов сохранения важных характеристик: 1. Обобщение термодинамических, технических и технико-экономических характеристик отечественных и зарубежных тепловых насосов с целью анализа свойств ТН на режимах, отличных от номинального. 2. Разработка модели работы тепловых насосов на режимах по п.1. 3. Получение расчетных зависимостей на основе разработанной модели для определения всех параметров ТН на режимах, отличных от номинального при традиционной работе тепловых насосов. 4. Экспериментально подтвердить разработанную энергетическую модель. 5. Получение расчетных зависимостей на основе энергетической модели для регулирования мощности привода и определения всех остальных параметров ТН на режимах, отличных от номинального, при сохранении важных выходных характеристик. 6. Разработка основных практических рекомендаций по созданию, модернизации и эксплуатации тепловых насосов на режимах сохранения важных выходных параметров. 7. Анализ работы реальных тепловых насосов на режимах по пп.1, 3 и 5 с использованием полученных результатов.
Вариант 1 с сохранением температуры горячего теплоносителя и без регулирования мощности привода
В энергетической модели приняты допущения, искажающие физическую картину энергетических процессов в тепловом насосе. Поэтому необходима проверка результатов расчетов по зависимостям модели при их сравнении с экспериментальными данными в соответствующих условиях. В литературе приводятся данные по характеристикам тепловых насосов отечественного и зарубежного производства (гл.2, 3), в том числе для варианта с сохранением температуры горячего теплоносителя при изменении температуры холодного теплоносителя, тепловой мощности и мощности привода без регулирования, что можно использовать для подтверждения энергетической модели сопоставлением с расчетами по теоретическим зависимостям (23)-(27) полученными в пп.4.2 на основе этой модели. Так в работе [257] приведены данные по экспериментальным характеристикам в табличной форме для тепловых насосов KWS 200, KWS 400, KWS 800 производства германского машиностроительного завода в Галле (пп.3.2), которые возможно использовать для сопоставления с энергетической моделью. Заводом выпускаются и другие тепловые насосы с тепловой мощностью от 60 до 1100 кВт. Для проверки модели выполнены расчеты по зависимостям (23)-(27), описывающих традиционную работу ТН для теплового насоса, близкого по параметрам к тепловому насосу KWS 400. Традиционный вариант характеризуется постоянством средней температуры горячего теплоносителя, тепловая мощность и мощность привода изменяются (см. пп.3.2 и 3.3). Возмущающим фактором является температура холодного теплоносителя. При расчете температура горячего теплоносителя составляла 43 С, а температура горячего теплоносителя изменялась от 7,5 до 17,5 С. Принята номинальная температура холодного теплоносителя Тхм= 13,5 С. В работе [257] отсутствуют значения температурного напора в конденсаторе и испарителе, значения коэффициента теплопередачи и площади поверхности конденсатора и испарителя теплового насоса KWS 400, поэтому проведен ряд расчетов со значениями температурного напора в конденсаторе и испарителе, коэффициентами теплопередачи в конденсаторе и испарителе характерными для диапазона реальных значений современных тепловых насосов.
Так, значения коэффициентов теплопередачи конденсатора и испарителя изменялись от 800 до 1200 Вт/(м2 С), температурные напоры в конденсаторе и испарителе изменялись от 3 до 10 С. Результаты расчетов показали, что термодинамическая система «тепловой насос» консервативна к изменению коэффициентов теплопередачи и температурных напоров в данных пределах, характеристики теплового насоса, определенные по зависимостям (23)-(27) для одних и тех же температур горячего и холодного теплоносителя при различных значениях коэффициентов теплопередачи конденсатора и испарителя отличаются друг от друга на %. По результатам расчетов сделан вывод, что в дальнейшем, в условиях отсутствия информации о конструктивных и режимных параметрах ТН (коэффициенты теплопередачи, температурные напоры, площади поверхностей теплообменников), возможно использовать значения, близкие к реальным, без ущерба для значений конечных характеристик (тепловая мощность, мощность привода и т.д.), определенным по зависимостям модели. Поэтому в дальнейшем используем этот вывод для определения параметров работы тепловых насосов на режимах, отличных от номинального в условиях недостатка информации о конструкции ТН. Результаты сопоставления расчетов по зависимостям теоретической модели и экспериментальных данных показаны на рис.65. Также выполнены расчеты теплового насоса, близкого по параметрам к тепловому насосу KWS 400 при различных заданных номинальных температурах холодного теплоносителя - при Тхн=7,5 и 17,5 С. Результаты представлены на рис.67 и 68. Как видно из рисунков, результаты расчетов по характеристикам ТН при выборе различных значений номинальной температуры холодного теплоносителя не изменились, качественное изменение расчетных параметров адекватны экспериментальным данным, коэффициенты теплопередачи и площадь поверхности конденсатора и испарителя слабо влияют на энергетические характеристики ТН. Сделан вывод, что выбор номинальной температуры холодного теплоносителя не влияет на результаты расчетов. На рис.66 и рис.69 приведено сопоставление результатов расчета по зависимостям (23)-(27) варианта традиционной тепловых насосов на режимах, отличных от номинального для близких по характеристикам тепловым насосам KWS 200 и KWS 800 и экспериментальных данных. Результаты расчетов по модели адекватны экспериментальным данным и близки по характеру. В работе [270] приведены экспериментальные характеристики тепловых насосов CJ200, 12CJ100 и 12CJ50 производства чехословацкого завода «ЧКД Хоцень» входящего в концерн «ЧКД Прага». Заводом выпускаются фреоновые и аммиачные поршневые холодильные машины и тепловые насосы с компрессорами производительностью от 110 до 900 м3/ч. Тепловые насосы оснащены приборами управляющей и защитной автоматики. Предусмотрено автоматическое (в стандартном исполнении - ручное) регулирование, которое позволяет изменять величину отводимого из конденсатора теплового потока.
Для проверки модели авторами выполнены расчеты по зависимостям (23)-(27) для теплового насоса, близкого по параметрам к тепловому насосу 12CJ100. В работе [270] также отсутствует информация о значениях температурного напора в конденсаторе и испарителе, коэффициента теплопередачи и площади поверхности конденсатора и испарителя теплового насоса 12CJ100. Как было показано на примере теплового насоса KWS400, коэффициенты теплопередачи и площадь поверхности конденсатора и испарителя слабо влияют на энергетические характеристики. Поэтому при расчете теплового насоса, близкого по параметрам к тепловому насосу 12CJ100 принимаем значения произведения коэффициентов теплопередачи и площади теплообменников, близкие к реальным значениям для водо-водяных тепловых насосов. Результаты сопоставления расчетов и экспериментальных данных приведены на рис.70, результаты расчетов адекватны экспериментальным данным и близки по характеру. В работе [134] приведены характеристики теплового насоса НТ65 (тип «вода - воздух») для охлаждения оборотной воды, отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, изготовитель Мелитопольхолодмаш, серийно производится с 1989 г. Тепловой насос выполнен на базе поршневого бессальникового компрессора, состоит из компрессорно - испарительного и конденсаторного агрегатов. Испаритель внутритрубного кипения. Конденсаторный агрегат состоит из ребристого теплообменника «рабочее вещество - воздух», фор-конденсатора «рабочее вещество - вода», установленного на линии нагнетания перед конденсатором. Другие характеристики приведены в табл.10. Для проверки модели авторами выполнены расчеты по зависимостям (23)-(27) традиционного варианта работы для теплового насоса, близкого по параметрам к тепловому насосу НТ 65. В работе [134] отсутствует информация о значениях температурного напора в конденсаторе и испарителе, коэффициента теплопередачи и площади поверхности конденсатора и испарителя теплового насоса НТ65. Как было показано на примере теплового насоса KWS400, коэффициенты теплопередачи и площадь поверхности конденсатора и испарителя слабо влияют на энергетические характеристики. Поэтому при расчете теплового насоса, близкого по параметрам к тепловому насосу НТ65 принимаем значения произведения коэффициентов теплопередачи и площади теплообменников, близкие к реальным значениям для водо-воздушных тепловых насосов.
