Файл: Пояснювальна записка до дипломного проекта на здобуття освітньокваліфікаційного рівня Спеціаліст" за фахом 000008 Енергетичний менеджмент".doc

где: Q'_тэ и Q'_ээ — тепловая и электрическая энергия, выработанные собственным источником, Q_сн — затраты энергии на собственные нужды источника.

Следует помнить, что при определении удельных затрат энергии на единицу выпускаемой продукции составляющие Q_тэ и Q'_тэ пересчитываютcя в условное топливо по разным значениям удельного расходе условного топлива на выработку единицы тепловой энергии.

3 ВЫБОР И УСТАНОВКА ТЕПЛОВОГО НАСОСА
3.1 Выбор источника тепла
Выбор источника низкопотенциального тепла (ИНТ) является сложной задачей обусловленной влиянием различных факторов. Таким образом, решение о том, будет ли в качестве источника тепла использоваться воздух, рассол (подземный тепловой коллектор, подземный тепловой зонд) или вода (колодезная установка, городской водопровод), открытые водоемы, сбросная вода и т. д. должно приниматься в зависимости от основных факторов. Рассмотрим эти факторы относительно наиболее широко использующихся источников тепла.

1. 
   Сток тепла
   

Для ИНТ в виде воздуха, воды городского водопровода или колодезной установки, подземной воды, воды открытых водоемов сток тепла обычно имеет хорошие показатели. Для использования сбросной воды в качестве ИНТ сток тепла зависит от температуры этой воды, чем выше температура, тем больше сток тепла.

2. 
   Капитальные затраты.
   

Для воздушного ИНТ капитальные затраты ниже чем в остальных ИНТ и сравнимы с источником тепла от городского водопровода. Капитальные затраты при использовании подземных коллекторов, тепловых подземных зондов или колодезной воды прямо зависят от стоимости бурения или других землеройных работ. Использование открытых водоемов характеризуется низкими капитальными затратами. При использовании ИНТ на основе сбросных вод капитальные затраты в переменные и в основном зависят от технической и конструктивной сложности доступа к источнику сбросной воды.

3. 
   Эксплуатационные расходы.
   

ИНТ на основе воздуха, открытых водоемов имеют низкие расходы при эксплуатации. К средним по эксплуатационным расходам можно отнести источники тепла на основе подземных вод и грунтовых теплообменников. Средними и большими эксплуатационными издержками обычно характеризуются ИНТ воды городского водопровода.

4. 
   Температурный уровень.
   

Для воздушного ИНТ обычно достаточный на территории Украины. Удовлетворительный для источников тепла на основе городского водопровода, подземной воды, открытых водопроводов. Достаточным температурным уровнем характеризуется сбросная вода и грунт (грунтовый теплообменник), хотя стоит заметить, что в последнем ИНТ температурный уровень падает по мере отдачи тепла.

---

Наряду со стоимостью теплового насоса и теплопотребляющей установки решающим образом на величину капитальных затрат влияет стоимость освоения источника тепла.

5. 
   Изменение температуры.
   

Воздух как источник теплоты характеризуется сильным изменением температуры. Изменение температуры в грунтовых теплообменниках также существенно, но меньше чем ИНТ на основе воздуха. Изменение температуры водопроводной воды определяется средними перепадами температур в зависимости от места от 4 до 10 ⁰С. Среднее и умеренное изменение температуры характерно для открытых водоемов и сбросной воды. Наименее подвержен изменению температуры ИНТ на основе подземных вод или теплового зонда.

6. 
   Доступность по размещению.
   

Наиболее доступным источником является воздух. Использование грунтовых теплообменников связано с наличием больших площадей свободного грунта. Получение тепла от водопроводной воды и открытых водоемов также определено наличием соответственно городского водопровода и водоема. Использование тепловых зондов может быть ограничено возможностью бурение скважины в данной местности.

7. 
   Доступность по времени
   

Воздушные тепловые насосы и ТН на основе тепла открытых водоемов характеризуются непрерывностью использование соответствующего ИНТ. Доступность грунтового ИНТ также непрерывна, но его температура снижается по мере отбора тепла. Непрерывность использования городской водопроводной воды может быть ограничена слишком низкой наружной температурой воздуха и, как следствие, возможностью замерзания воды в водопроводе. Использование сбросной воды характеризуется переменным режимом, связанным с величиной и температурой потока сбросной воды.

На основе приведенных характеристик ИНТ в данной работе был выбран тепловой насос вода – вода, т. е. работающий на основе грунтового ИНТ(грунтовые зонды). Как было показано, основным недостатком грунтового источника тепла является то что его температура ИНТ снижается по мере отбора тепла. Как известно это негативно влияет на КОП теплового насоса, уменьшая его значение с понижением температуры, но необходимо сказать, что позитивные характеристики этого ИНТ (сравнительная доступность и простота эксплуатации), делают его одним из наиболее часто используемых для ТН.

---

3.2 Выбор теплонасосной установки
На основе проведенных расчетов для рассматриваемого помещения была тепловая мощность всей системы отопления Q = 0.607МВт. Эта величина являются определяющими для выбора теплового насоса.

В данной работе был выбран тепловой насос фирмы Waterkotte(Германия), серии DS 6500 модель DS 6485.3. Чтобы удовлетворить потребность в тепле установим два ТН суммарной мощность 0,6146 МВт. В качестве ИНТ выбраны грунтовые зонды.

Основные технические данные по ТН DS 6500 приведены в таблице 3.1

Тепловые насосы серии DS 6500

Описание: Тепловые насосы серии DS 6500 достигают мощности до 0.5 мВт, являются самыми мощными на нашем рынке. Прежде всего они используются в мощных отопительных системах - общественные здания, торговые центры или большие производственные площади. Применение: - общественные и административные здания - общественные бассейны - промышленность  Специфика: - открытая конструкция - мощность 164 кВт - 500 кВт - винтовой компрессор - температура на выходе до 65°C -Отопление здания, а также опциональное приготовление горячей воды

Таблица 3.1 – Технические характеристики Waterkotte DS 6500

Характеристики устройства	Модель: Waterkotte DS 6485.3
Источник тепла – Грунтовые воды
Характеристики в рабочих точках W10/W35 W10/W50	Тепловой насос для отопления и приготовления горячей воды
Потребляемая мощность вход/выход W10/W35	91,2/491,6 кВт
Габариты	2300x1815x930 мм.
Коэффициент преобразования тепла	5,4
Поток грунтовых вод (ΔT=4K)	86,2 м3/ч
Поток грунтовых вод номинальный (ΔT=6K)	57,5 м3/ч
Расход воды (ΔT=5K)	84,7 м3/ч
Потеря давления в конденсаторе	6,4 бар
Область применения W5/W55
Тип компрессора	винтовой компрессор
Источник тепла - Грунт
Расход воды (ΔT=5K)	68,0 м3/ч
Потеря давления в конденсаторе	4,1 бар
Потребляемая мощность вход/выход B0/W35	87,5/394,8 кВт
Коэффициент преобразования тепла	4,5
Поток жидкости (ΔT=4K) 70 % воды, 30 % этиленгликоля.	72,8 м3/ч
Потеря давления в испарителе	5,9 бар
Стоимость ТН	1161560 грн.

---

Описание

Корпус:

При этой серии все конструктивные элементы покрыты защитным лаком (RAL 7035, светло-серый). Удобно размещенный блок насосов в стальной каркас рамки. Эта стальная рамка служит для простой установки и укладки в здание. Все конструктивные элементы размещены полезно и максимально доступны. Связи труб гибко выводятся для предотвращения передачи шума.
Модуль насосов тепла

Применяются высокоэффективный полугерметичный компрессор, который эластично укрепляется на внутреннем шасси, опционально возможно двухступенчатое регулирование мощности. Применены только долговечные агрегаты.

Дисковый теплообменник из высококачественной стали работает с новыми, не горючими хладагентами. Это гарантирует, в комбинации с естеролом (биолгал. разрабатываемо), по результатам последнего промышленного исследования: оптимальные смазочные отношения, незначительные потери на трение и вместе с тем наивысшую продолжительность жизни для компрессора.

Циркуляция холода выведена после специальных защитных определений (электронный вентиль экспансии).

Защитный контроль со стороны входа испарителя сенсоры tWQ1, tWQ2, tVD2, со стороны выхода сенсоры tH1, tH2, tKMK. Система холода 3-х кратного тестирования.

Качество изготовления происходит на основе ISO 9000i, дополнено автоматизированным контролем качества под компьютерным наблюдением.
Электрическое оборудование

Электрическое оборудование включает защиту компрессора и ТН. Ящик переключения из листовой стали. Внутри смонтировано управление теплового насоса включая электрическое оборудование для снабжения и управления насоса источника тепла и отопительного насоса. Так же в ящике находятся переключения интерфейс RS232 для компьютерного сервиса, функции внешнего управления и т.д. Электрическое реле - это внутренний присоединительный терминал для всей сенсорной техники, включая все цифровые запросы, выходы реле : реле для помпового источника, помпового отопления, помповой горячей воды. Так же блок питания 24 В и схемы компрессора. Производительность реле: AC 1 x 230 В, 5 A. Переключения защитные устройства. Контроль через сенсоры температуры, со стороны входа, со стороны выхода.

Микрокомпьютер процессор Типизирование WPCU

Регулирование:

Регулирование отопительной установки происходит над регулятором Microcomputer самого нового поколения. С помощью нескольких расположенных в циркуляции тепловых насосов сенсоров постоянный диагностики циркуляции, так что ненормальные рабочие состояния заблаговременно узнают и сообщают, прежде чем доходит до возможной аварии устройства. Кроме того, новая техника позволяет связь следующих систем к дальнему диагнозу и дальнему регулированию или также более многочисленно чуждых системе функций.

---

Все задания относительно регулирования (в зависимости от наружной температуры наполняются руководством помещения пилота), управление, контроль, собственный диагноз, хранение данных при аварии и т.д. с интерфейсом RS232 для телемеханики, например, через телефонный модем (Einsteckmodem опционально).
Регулирование мощности:

75 / 100 %

Регулирование мощности имеется в распоряжении как опция. При регулировании мощности граница использования может сокращаться со стороны отопления на 10 K.
Опции:

Приготовление горячей воды (со стороны отопления, водных нагревателей, сенсора температуры, вентиль с тройной развилкой), программное обеспечение (ПК присоединение к интерфейсу RS232), программному обеспечению Fernwirk (телефонный модем, программное обеспечение с защитой доступа), естественное охлаждение.

3.3 Расчет теплового насоса с грунтовыми теплообменниками
В грунтовых ТН используется тепловая энергия, накопленная в грунте за счет нагрева ее Солнцем или другими источниками. Аккумулированное грунтом тепло трансформируется с помощью горизонтально проложенных грунтовых теплообменников (которые также называют грунтовыми коллекторами) или с помощью вертикально расположенных теплообменников (грунтовые зонды).

Количество трансформируемого тепла, а, следовательно, и размер необходимой поверхности для расположения грунтового коллектора существенно зависит от теплофизических свойств грунта и климатических условий местности. Теплофизические свойства, такие как теплоемкость и теплопроводность, очень сильно зависят от состава и состояния грунта. В этом отношении определяющим является доля воды, содержание минеральных составляющий (кварц, полевой шпат), а также доля и размер пор, заполненных воздухом. Аккумулирующие свойства и теплопроводность грунта тем выше, чем больше доля воды, минеральных составляющих и чем ниже содержание пор. Среднее значение удельной тепловой мощности грунта приведено в таблице.
Таблица 3.1. Среднее значение удельной тепловой мощности грунта




а б

Рис. 3.1. Тепловой насос с грунтовым зондом (а – общая схема, б – схема грунтового зонда)1 – обратная магистраль, 2 – подающая магистраль, 3 – петлевой зонд, 4 – защитный колпачок

---