Тепловые насосы с использованием обратных вод теплоцентрали. Схемы применения в жилых зданиях для отопления, кондиционирования и вентиляции.

Последние два десятилетия в технической и научной периодике продолжается дискуссия об эффективности принятого в России (а ранее в СССР) для крупных и средних городов централизованного теплоснабжения, основанного на комбинированном способе производства тепла и электроэнергии на ТЭЦ. Становится все очевиднее, что преимущества комбинированного способа производства тепла и электричества обесцениваются значительными потерями тепла в протяженных тепловых сетях, огромными затратами на их сооружение, эксплуатацию и ремонт. Теплоснабжение средних городов и поселков осуществляется в основном от небольших ТЭЦ и котельных, размещенных в черте населенного пункта, вредные выбросы которых наносят большой экологический ущерб городам. Применение тепловых насосов кардинально улучшает условия теплоснабжения: в 2 раза может быть сокращено потребление первичной энергии (органического топлива); система теплоснабжения становится децентрализованной, не требующей новых протяженных тепловых сетей; производство электроэнергии и связанный с ним выброс продуктов сгорания органического топлива могут быть вынесены за пределы населенных пунктов.

Эффективность использования теплового насоса во многом связана с выбором источника низкопотенциальной теплоты. Во многих случаях применение теплового насоса определяется локальными условиями конкретного потребителя: наличием местного источника низкопотенциальной теплоты, особенностями использования произведенного тепла, особенностями местного энергоснабжения и др. Теплоснабжение с помощью тепловых насосов вполне может вписаться в имеющуюся централизованную систему города или поселка. Тепловые насосы не имеют конкуренции при реконструкции и дополнительном строительстве в центре городов, где существующие системы теплоснабжения перегружены, строительство дополнительных котельных недопустимо, а использование только электричества для отопления слишком расточительно.

Тепловые насосы различаются по видам используемых рабочих сред в первичном и вторичном рабочих контурах: воздуху или воде. В пределах настоящего описания рассматриваются только тепловые насосы двух типов с первичным водяным контуром - «вода-воздух» и «вода-вода», которые, с нашей точки зрения, наиболее оптимальны для создания искусственного климата в городских условиях.

Все современные хладагенты имеют максимальную эффективность (отношение количества переносимого полезного тепла к количеству затраченной электроэнергии) при температуре первичного контура, близкой к комнатной температуре: 20-28°С. Это обстоятельство делает тепловые насосы идеальным средством отопления и охлаждения (кондиционирования) в городских условиях. При использовании низкопотенциального тепла обратных вод теплоцентралей коэффициент преобразования теплового насоса может достигать 6-7, что делает его применение особенно выгодным.

Реверсивный тепловой насос – это тепло-холодильная машина, отличающаяся от обычного теплового насоса только наличием специального реверсивного клапана, который может менять направление потока тепла и холода (рис.1-2).