Обогрев холодом

Рекуперация тепла от торгового холодильного оборудования.

Система рекуперации тепла, производимого холодильными установками, дает возможность эффективно сэкономить на эксплуатационных расходах и поддерживать необходимый температурный режим в помещениях без помощи системы отопления.

Многие компании вынуждены искать способы снизить потребляемое количество электроэнергии, а высокая стоимость энергоресурсов делает этот поиск способом выживания на рынке. При этом торговое холодильное оборудование для центрального или выносного холодоснабжения в супермаркетах выделяет достаточно большое количество тепла, за счет которого появляются возможности для энергосбережения.

Не секрет, что одной из значительных статей расходов крупного продовольственного магазина является плата за электроэнергию, потребляемую холодильным и другим торговым оборудованием.

Многие компании сегодня вынуждены искать способы максимально снизить потребляемое количество электроэнергии, а высокая стоимость энергоресурсов, которая непрерывно движется вверх, делает этот поиск способом выживания на рынке. При этом холодильные установки для центрального или выносного холодоснабжения в супермаркетах выделяют достаточно большое количество тепла, которое в процессе конденсации хладагента чаще всего утилизируется в окружающую среду. Именно за счет этого тепла появляются возможности для энергосбережения в промышленности и торговле.

На Западе уже давно и повсеместно применяются системы рекуперации тепла, выделяемого холодильными установками. На отечественном рынке в последнее время также отмечается рост интереса к, такого рода, системам. Система рекуперации тепла актуальна для объектов, на которых одновременно с потребностью в холодоснабжении существует потребность в горячем водоснабжении или отоплении. Таким объектом вполне может являться супермаркет или гипермаркет.

Рост цен на энергоносители, стремление к снижению эксплуатационных расходов, а также вопросы экологической безопасности приводят к увеличению использования различных систем энергосбережения в области холодильной техники и систем кондиционирования. Для снижения энергозатрат при работе холодильного оборудования в современных супермаркетах наряду с использованием менее энергоемкого торгово-холодильного оборудования, а также специальных компонентов автоматики и электронных систем управления все более широкое распространение находят системы утилизации тепла. Температура нагнетаемых паров хладагента в холодильных контурах достаточно высока, что приводит к образованию большого количества теплоты, которое чаще всего сбрасывается в атмосферу. Использование систем рекуперации тепла позволяет использовать эту теплоту для нагрева различных теплоносителей (воздуха, воды и т. п.)

Холодильное оборудование магазина вырабатывает достаточно большое количество тепла, которое складывается из тепла, отведенного из охлаждаемого объема, и тепла, присоединенного в процессе сжатия хладагента в многокомпрессорном агрегате. Чаще всего это тепло сбрасывается в атмосферу. Система рекуперации тепла позволяет использовать это тепло для нагрева воды от +10 до +60 °С, используя около 20 % тепла, вырабатываемого холодильным оборудованием. Нагрузка на холодильные машины магазинов в течение года остается практически постоянной. Для низкотемпературной системы колебания нагрузки составляют около 10 %, а для среднетемпературной — около 20–25 %. Таким образом, в некоторых случаях система рекуперации тепла позволяет полностью отказаться от горячего водоснабжения на объекте.

Суть системы рекуперации заключается в улавливании и эффективном использовании теплоты, которая обычно отводится на конденсаторе холодильной установки в атмосферу, При этом тепло может быть направлено на обогрев газов (атмосфера помещений), жидкостей и твердых тел. Любой пользователь холода должен понимать, что та энергия, которая отводится в атмосферу на конденсаторе, может быть использована. Это может быть обогрев помещений, расположенных в непосредственной близости от холодильных установок, обогрев технической воды, нагрев разного рода теплоносителей, использование теплоты в технологических процессах. Ряд ограничений, связанных в первую очередь с низкой потенциальностью данной энергии, возможно избежать, используя самое современное и эффективное теплообменное оборудование и автоматику, а также нестандартные решения.

Система рекуперации тепла — это, переводя на разговорный язык, возращение тепла обратно.В системах холодоснабжения образуется некоторое количество тепла в процессе сжатия компрессором паров хладагента, поступающего из испарительной системы. В дальнейшем этот нагретый и сжатый пар по трубопроводам поступает в конденсатор, где охлаждается и сжижается. И вот на этом участке и устанавливается дополнительный теплообменник, в который с одной стороны поступает горячий пар хладагента, а с другой в противоток нему — теплоноситель (вода, этиленгликоль, пропиленгликоль). В данном теплообменнике происходит передача тепла от пара к теплоносителю и аккумулирование этого тепла в баке-накопителе. Из бака-накопителя теплоноситель может расходоваться на различные хозяйственные нужды. Температуру носителя можно сделать любой, изменяя при выборе теплообменника его характеристики, обычно добиваются температуры +50. +60 °C.(схема 1)

В большинстве случаев теплоноситель используется:

— для подогрева холодной воды, идущей на санитарно-хозяйственные нужды;

— для подогрева воды в системах вентиляции и отопления;

— на ледовых аренах для таяния снега;

— в приточно-вытяжной вентиляции;

— в любой системе отопления.

В качестве примера рассмотрим использование теплоты перегрева, выделяемой ЦХМ, для организации горячего водоснабжения (ГВС) в супермаркете с торговой площадью 1200 м2, Хладоснабжение на объекте осуществляется двумя многокомпрессорными холодильными агрегатами. Система утилизации тепла состоит из двух (для средне- и низкотемпературных контуров) кожухотрубных теплообменников с центробежными насосами и теплоизоляционного бака-аккумулятора (накопительный водонагреватель). Холодная вода с температурой около +10°С из водопровода поступает в аккумуляторный бак, откуда с помощью циркуляционных насосов подается в теплообменники, где за счет нагнетающих паров хладагента нагревается до +55. +60°С, после чего распределяется по потребителям.

Холодопроизводительность среднетемпературной установки — 94 кВт при температуре кипения -10°С, низкотемпературной — 26 кВт при температуре кипения -35°С и температуре конденсации +40°С. Теплота перегрева, выделяемая работающими централями, составит соответственно 31,4 и 13,8 кВт. Суммарная теплота, которую можно использовать для нагрева воды, 45,2 кВт. В результате расчетов получаем, что общий объем воды, который можно нагреть в рекуператорах от +10 до +55°С, равно 0,24 кг/с. Если учесть коэффициент рабочего времени, частоту и продолжительность периодов оттайки и прочее — получаем около 600 л/ч, что позволит обеспечить супермаркет с торговой площадью 1200 м2 горячей водой для технических нужд.

В случае использования для получения этого же количества горячей воды водонагревающих элементов годовая потребность в электроэнергии составит 274363,2 кВт·ч. В то время как достаточно простой анализ показывает, что несущественные затраты на дополнительное оборудование на начальном этапе позволят в дальнейшем получать экономическую выгоду от тепла, выделяемого уже существующим оборудованием, а не выбрасывать его в окружающую среду. Система утилизации тепла проста в монтаже и эксплуатации, и единственным необходимым условием является наличие центральной системы холодного водоснабжения. А период окупаемости составит не более 1,5 лет.

Наша компания устанавливает системы рекуперации. Система рекуперации тепла состоит из теплообменника или нескольких теплообменников, подключаемых параллельно, и теплового пункта. В состав теплового пункта входят бак-аккумулятор, разборный пластинчатый теплообменник, свой циркуляционный насос, балансировочный клапан, клапан аварийного сброса давления, термометр. Теплообменник устанавливается в линии нагнетания холодильной установки и обеспечивает нагрев промежуточного теплоносителя (воды) от +35 до +65°С. Контур промежуточного теплоносителя подсоединяется к теплообменнику, входящему в состав теплового пункта, который в свою очередь обеспечивает нагрев воды от +10 до +60°С для нужд ГВС.

Каждый теплообменник комплектуется термостатическим клапаном AVTA или WVTS, который поддерживает постоянную температуру промежуточного теплоносителя при изменении производительности холодильной установки, гарантируя, таким образом, температуру воды на выходе из системы рекуперации +60°С.

Подбор комплектующих системы рекуперации тепла предпочтительнее осуществлять исходя из потребностей конкретного объекта. В этом случае капитальные затраты на комплектующие будут минимальны и сроки окупаемости системы рекуперации составят от полугода до двух лет.

Стоимость систем рекуперации в настоящий момент достаточно высока, Если сравнить по цене бойлер с электрообогревом и аналогичное устройство, нагревающее воду горячими парами хладагента, то обычный электронагреватель окажется дешевле в 3-4 раза, но он регулярно будет потреблять далеко не бесплатную электроэнергию. А если допустить, что на объекте дефицит электричества? Мы тут же получаем огромное количество положительных эмоций от системы рекуперации: экономия электричества, горячая вода без затрат на обогрев, снижение электрической нагрузки. Как правило, рекуперация окупается за 1-2 года (только экономия электроэнергии) при сроке службы 7-10 лет.

Инженеры нашей компании имеют большой опыт проектирования подобных систем, а монтажники уже не раз собирали их на объектах. Только индивидуальный подход и высокий профессионализм сделают системы рекуперации доступными и по-настоящему эффективными.

нагрев технической воды.

В современных торговых центрах и супермаркетах, где в большом количестве имеются и точки общепита, и системы приточно-вытяжной вентиляции и кондиционирования, применение систем рекуперации тепла может быть оправданно, если на объекте имеется собственная котельная с возможностью приготовления горячей воды для всех перечисленных выше потребителей, Прямая экономия на энергоносителе для этой котельной будет при этом очевидной .

Принятие решения об использовании рекуперации носит в каждом случае индивидуальный характер но в любом случае оно несёт лишь положительные эмоции принявшему решение.

Выживший: как согреться без отопления

Отопление еще не дали, а запас одеял и пледов уже не спасает от замерзания? Холодно в офисе, но начальник уверяет, что в прохладе мозги работают лучше? Что ж, надеваем все самое теплое и идем в магазин за утеплением.

Масляный обогреватель

Простые по своей конструкции и достаточно бюджетные масляные радиаторы спасут тех, кого холода застали врасплох. Как очевидно из названия, этот тип обогревателей работает за счет раскаленного масла. При включении сначала разогревается ТЭН, который начинает подогревать масло внутри радиаторных отсеков. Масло же, в свою очередь, прогревает стенки корпуса. Вуаля — процесс спасения комнаты от заморозки начат.

Масляники, как правило, достаточно бюджетны, а их выбор просто огромен. Есть модели с вентилятором, который дополнительно разгоняет горячий воздух по комнате, с увлажнителем, таймером, регулировкой мощности и степени нагрева по отдельности и т. д. Эти радиаторы, хоть и довольно тяжелые, но мобильные — их легко перевозить из комнаты в комнату благодаря специальным колесикам. Практически у всех есть отсек для удобного хранения шнура. Отлично подходят для обогрева сравнительно небольших помещений, периодической коррекции температуры воздуха. А еще на них удобно сушить мелкое белье, используя как батарею!

Читать еще:  Выбираем кухонные шкафы

Масляник отдает тепло за счет горячего корпуса, как обычная батарея центрального отопления. Сперва затрачивается достаточно длительное время на нагрев самого радиатора, затем постепенно начинает подниматься температура в помещении. Но тоже не так быстро как хотелось бы из-за самого принципа работы масляника и отсутствия дополнительной циркуляции воздуха. Если помещение открыто и страдает от сквозняков, а температура при этом достаточно низкая — масляник может не справиться.

В сравнении с конвекторами масляный обогреватель менее экономичен — при сходной мощности маслянику придется трудиться дольше и на самых высоких ступенях мощности. Отапливать масляным радиатором помещение 24 часа в сутки теоретически можно, практически – очень дорого и не совсем эффективно.

У конвекторов принцип работы тоже особой сложностью не отличается — внутри корпуса расположен нагревательный элемент. Горячий воздух выходит через решетки конвектора и направляется вверх — под потолок. Благодаря естественной циркуляции воздуха в помещении горячий воздух смешивается с холодным — температура выравнивается, мы согреваемся.

Прежде всего — эффективность. Если масляник греет воздух «теплом своего тела», то конвектор работает непосредственно с самим воздухом, создавая дополнительную циркуляцию. Он может справиться и с совершенно выстуженными помещениями, открытыми комнатами со свободными сквозняками. При этом сам нагрев у конвектора мягче и равномернее. У масляника частая фишка — вокруг радиатора тепло, а по углам комнаты по-прежнему холодно.

У многих современных конвекторов не нагревается корпус — и безопасно, и не высушивает воздух. Многие модели оснащены электронным управлением и чувствительным термостатом. В итоге вы можете один раз включить обогреватель, выставив температуру с точностью до одного градуса, и больше не обращать на него внимания — он сам отключится, когда нагреет воздух до нужных значений, и снова заработает, как только зафиксирует понижение температуры.

Многие конвекторы вполне подходят для круглосуточного обогрева. Здесь важно наличие термостата, датчиков защиты, надежный нагревательный элемент и термостойкий корпус. Обогрев конвектором обойдется значительно дешевле, чем масляником. А еще конвектор практически всегда компактнее и легче масляника.

Вместе с воздухом конвектор разгоняет и выжигает еще и пыль, так что убираться придется почаще. Конвекторы неплохо подсушивают воздух в помещении.

Очень часто конвекторы устанавливают на стены — следите, чтобы свободной циркуляции воздуха не мешали оконные шторы и другие предметы интерьера. Иначе и не эффективно, и пожароопасно.

Тепловая пушка, тепловентилятор

Тепловые пушки — это как фен на максималках. Они прогоняют воздух через разогретый контур и выдают через вентиляторы мощный поток горячего воздуха. Понятно, что газовые и дизельные для дома — вариант так себе, а вот компактные электрические тепловентиляторы и мини-пушки могут и пригодиться.

Согревает очень быстро, активно перемешивая воздух. Домашние тепловентиляторы — очень маленькие и компактные, не займут много места и их легко хранить. Многие модели настолько миниатюрны, что их можно ставить не только на пол, но и куда повыше — например, на стол.

Так как мы имеем дело с мощным вентилятором, пушка, даже маленькая на пару киловатт — штука очень громкая. Использовать ее ночью можно, только если у вас нет проблем с засыпанием или есть беруши. Пушка обеспечивает направленный поток воздуха — следите за тем, куда она дует, чтобы не повредить что-нибудь дома ее «горячим дыханием».

Использование пушки — не очень эффективно на длинной временной дистанции, тепло после выключения прибора держится не так долго, как хотелось бы. В итоге обогреваться пушкой может выйти дороже, чем масляником и конвектором тем более, так как ее придется оставлять включенной постоянно. Но с ней хорошо оттаивать мерзлые углы и стены, бороться со сквозняком.

Электроодеяло

Такими штуками, как электрические одеяла, простыни и матрацы, комнату, конечно, не согреть, но вот в постели вам точно будет намного приятнее. Не придется натягивать пижаму с начесом и накидывать несколько одеял сверху, чтобы не замерзнуть во время сна. Раньше для этого использовали обычные резиновые грелки, наполненные горячей водой, сейчас же есть решение потехнологичней.

«А я не сгорю во сне?» Не сгорите, если возьмете фирменное качественное изделие с термостатом, таймером, защитой от перегрева, сделанное из надежных материалов. Если совсем-совсем боитесь — просто не оставляйте простынь или одеяло включенными на всю ночь, прогрев постель перед сном. Хотя спать с ними, как правило, не запрещено.

Чтобы не страдать от излишнего перегрева во сне — выбирайте модели с регулировкой ступеней мощности и зональным распределением тепла по поверхности изделия. В этом случае можно включить грелку перед сном на самый максимум, чтобы быстро наколдовать уюта, а потом снизить до минимума для поддержания тепла до утра.

«А стирать можно?» Как правило, электрический блок отсоединяется, а все контакты внутри одеяла прочно закрыты и заизолированы. Так что стирать можно, следуя инструкции. Нельзя такие изделия обычно складывать, чтобы в проводах не образовались заломы.

Лайфхаки выживальщика

То, что надо надевать теплые носочки, пить горячий чай и делать зарядку — вы и так знаете. Некоторые статьи рекомендуют обогреваться лампами накаливания (и даже свечками), открывать дверцы раскаленной духовки, почаще обниматься и обкладываться домашними питомцами. Но настоящий выживальщик знает, что:

— Если закрыть все двери в комнату — помещение нагреется намного быстрее, да и утечки теплого воздуха не будет происходить. Поэтому если вам очень холодно, а электричество экономить все-таки хочется — включите радиатор и забаррикадируйтесь.

— В то же время открытые двери при нескольких обогревателях в разных комнатах создают воздушный коридор для постоянной циркуляции воздуха. Так вся квартира или дом прогревается лучше, быстрее и отнюдь не на самых высоких мощностях приборов.

— Стандартно мощность отопительного прибора считается 1 кВт на 10 м², учитывая погрешность на высоту потолков и специфику помещения.

— Если вы вешаете конвектор на стену — закройте пространство за ним теплоотражающим материалом или хотя бы обычной фольгой. Так прогрев будет лучше и быстрее.

— Повысить эффективность масляника можно за счет дополнительного разгона воздуха. Модели со встроенным вентилятором работают гораздо усерднее своих молчаливых собратьев.

— В идеале вместе с обогревателем стоит сразу покупать увлажнитель, так как любой нагревательный прибор сильно высушивает воздух. Как следствие — головные боли, кашель, аллергии и в целом тяжелый, неприятный микроклимат в доме. Но если увлажнитель в ваши планы не входит — хотя бы просто ставьте чашку с водой рядом с обогревателем.

— Оставляйте достаточно свободного пространства вокруг любых обогревателей. Прежде всего, из соображений безопасности, но также это позволит воздуху свободно циркулировать и быстрее нагреваться.

— Включайте электропростыни или электроодеяла хотя бы за 10-15 минут до сна — так они прогреют всю постель целиком заранее. В противном случае вам будет тепло или только сверху (одеяло) или только снизу (простынь).

— Электрические одеяла и простыни можно использовать для дополнительного обогрева холодного пола. Особенно актуально, если дома есть маленькие дети, которые привыкли играть на полу.

Подземное аккумулирование тепла и холода в водоносных слоях

А. Л. Снайдерс, директор фирмы IF Technology, Нидерланды

О. А. Потапова, специалист фирмы IF Technology, Нидерланды

Вступление

В последние годы в Нидерландах широкое распространение получили установки подземного аккумулирования тепла и холода в водоносных пластах. Подземное аккумулирование тепловой энергии позволяет реализовать летнее охлаждение с помощью зимнего холода, а зимний подогрев — с помощью летнего тепла. Такие установки позволяют сэкономить порядка 50-75 % эксплуатационных затрат на тепло- и холодоснабжение по сравнению с традиционными установками (отопительными котлами и холодильными машинами).

Насколько нам известно, широкий круг российских специалистов еще мало знаком с этой энергосберегающей технологией. Учитывая особенности климата и актуальность вопросов энергосбережения, технология подземного аккумулирования тепловой энергии в водоносных слоях может представлять интерес и найти возможное применение в большом числе российских регионов.

Аккумулирование тепловой энергии в подземных водоносных пластах (Aquifer Thermal Energy Storage — ATES) — это новая нетрадиционная энергосберегающая технология для тепло- и холодоснабжения. Зимой холод имеется в изобилии, тогда как летом в наличии «бесплатное» тепло. Сезонное аккумулирование энергии — решение, позволяющее справиться с проблемой несинхронного спроса и предложения тепла и холода. Для тепло- и холодоснабжения зданий и сооружений требуется большое количество тепла и холода и, следовательно, большие объемы для аккумулирования. Поэтому создание специальных резервуаров для хранения теплоносителя с аккумулированным теплом требует больших затрат и сложно с технической стороны. В то же время, подземные водоносные пласты могут быть средой, подходящей для долгосрочного аккумулирования тепла и холода.

Назначение и принцип работы

Система подземного аккумулирования энергии состоит из двух скважин, через которые откачивается или закачивается вода из водоносного слоя, являющегося аккумулирующей средой. Одна скважина используется для аккумулирования тепла, другая — холода. Скважины находятся на расстоянии нескольких десятков метров друг от друга, исключающем взаимное влияние теплого и холодного «колоколов» и наземно соединены между собой трубопроводом с включенным туда теплообменником.

Читать еще:  Крыша, кровля, кровельный «пирог»

Годовой цикл схематически можно представить состоящим из 2 ситуаций:

  • Лето. Холод (ранее запасенный) из холодной скважины используется для холодоснабжения потребителя. Вода из водоносного слоя с температурой 7-10°С откачивается из холодной скважины и в теплообменнике отдает холод потребителю (например, в систему кондиционирования воздуха). После этого уже с более высокой температурой она закачивается обратно в водоносный пласт через теплую скважину. Таким образом, по мере подачи холода потребителю сокращается запас холода вокруг холодной скважины, но одновременно создается запас тепла в теплой скважине.
  • Зима. Как только у потребителя возникает потребность в тепле, направление процесса меняется: теплая вода откачивается из теплой скважины и после отдачи тепла в теплообменнике закачивается в водоносный пласт через холодную скважину. Теперь вокруг холодной скважины растет запас саккумулированного холода. Таким образом, осуществляется годовой цикл зарядки-разрядки тепла и холода.

В большинстве систем температура закачиваемой воды зимой составляет 6-9°С, а летом 15-25°С, то есть можно говорить об аккумуляции низкопотенциального тепла и холода.

Температурные уровни аккумулирования энергии в реализованных проектах приведены в табл. 1.

Виды систем и потребители

История развития и внедрения систем сезонного аккумулирования тепловой энергии на протяжении последних 10-15 лет характеризовалась переходом от простых к более комплексным интегрированным схемам, где процессы тепло- и холодоснабжения зданий и сооружений оптимизированы и увязаны с источниками энергии, в том числе и нетрадиционными, с целью наиболее эффективного и экономного использования энергии. С одной стороны этому способствовало постоянное улучшение теплофизических свойств зданий, направленное на уменьшение потерь тепла, что снизило расход энергии на поддержание комфортных условий и сделало возможным применение низкотемпературного отопления с температурами не выше 55°С и холода с температурами 10-16°С (вход-выход) вместо традиционных 6-12°С от холодильной машины. С другой стороны — стремление использовать возможности утилизации энергии и нетрадиционные и возобновляемые энергетические технологии (солнечную энергию, тепло земли, воздуха, тепловые насосы), что поощряется (в том числе финансово) правительством Нидерландов.

Схема холодоснабжения здания (процесса)с помощью системы подземного аккумулирования тепла и холода

В первых проектах упор делался только на аккумуляцию холода с целью охлаждения. Принципиальная схема приведена на рис. 1. Летом здание охлаждается холодом, саккумулированным в водоносном пласте, то есть система подземного аккумулирования заменяет холодильную машину. В течение зимы производится зарядка холодной скважины с помощью градирни или воздушного теплообменника. Для зимнего отопления используется традиционный котел. Такая схема применяется также и для охлаждения производственных процессов, где круглогодично необходим холод с температурой 10-18°С.

Схема тепло-и холодоснабжения на базе системы подземного аккумулирования тепла и холода,объединенной с системой центрального кондиционирования здания

На рис. 2 представлен вариант более комплексной схемы, где система подземного аккумулирования объединена с системой центрального кондиционирования здания. Такая схема применима в зданиях, где охлаждение полностью (или почти полностью) осуществляется с помощью вентиляционного воздуха. В этом случае система подземного аккумулирования поставляет не только холод летом, но и часть тепла зимой, то есть количество сэкономленной энергии возрастает вдвое по сравнению со схемой на рис. 1. Камера обработки воздуха центрального кондиционера должна быть в этом случае несколько увеличена, поскольку температура охлаждающей воды от системы подземного аккумулирования несколько выше, чем от холодильной машины. В течение зимнего сезона в тот же центральный кондиционер подается вода из теплой скважины для (предварительного) подогрева вентиляционного воздуха и одновременной «зарядки» холодной скважины. Летом этот холод используется для кондиционирования, а вода из холодной скважины после подогрева в центральном кондиционере закачивается в теплую скважину.

Схема тепло-и холодоснабжения на базе подземного аккумулирования тепла и холода и теплового насоса

На рис. 3 представлена наиболее комплексная схема, в которой зимнее отопление осуществляется с помощью теплового насоса. Тепловой насос использует низкотемпературное тепло из теплой скважины и повышает его потенциал до температурного уровня, пригодного для целей отопления (низкотемпературного). Одновременно заряжается холодная скважина. Как правило, тепловой насос дополняется пиковым отопительным котлом. На сегодняшний день оптимальной признана схема, где тепловой насос имеет мощность около 20-30 % от максимальной отопительной нагрузки, поставляя при этом около 80 % необходимого тепла.

В настоящее время в Нидерландах реализованы и успешно функционируют более 100 проектов с установками сезонного аккумулирования тепловой энергии в водоносных пластах, почти в каждом крупном городе построено несколько таких установок. Назначение большинства установок — аккумулирование зимнего холода с целью использования его летом для охлаждения вместо традиционных холодильных машин. Охладительная мощность в реализованных проектах составляет в среднем 500-1000 кВт, при такой мощности система наиболее рентабельна по сравнению с традиционной холодильной машиной. Почти в 60 % установок одновременно используется и аккумулированное в подземном слое низкопотенциальное тепло.

Что касается потребителей, то можно отметить, что в Нидерландах это преимущественно (более 40 % от общего числа проектов) большие офисные здания с площадью от 10 000 до 100 000 м 2 . Кроме того, это больницы, общественные здания (торговые центры, залы для выставок и конгрессов, терминалы аэропортов и т. д.), а также индустриальные и сельскохозяйственные объекты. Внедрение осуществляется как для нового строительства, так и при реконструкции уже существующих объектов. Некоторые примеры таких проектов приведены в табл. 2.

Следует отметить, что системы подземного аккумулирования тепла применяются также в Бельгии, Германии, Швеции, Дании и других странах.

Водоносный пласт как аккумулятор тепловой энергии

В качестве аккумулирующей среды используется грунт, а конкретнее — водоносные слои, состоящие из песчаных пород. Водоносные слои насыщены очень медленно текущей водой и имеют достаточную емкость и изоляцию для хранения тепловой энергии.

Схематически строение почв в Нидерландах можно представить как пористые слои, состоящие преимущественно из песка и гравия различной крупности, перемежающиеся менее проницаемыми для воды глинистыми слоями. За исключением нескольких верхних метров пористая среда заполнена водой, перемещающейся со скоростью 10-40 м/год. Природная температура на глубинах более 15 м составляет около 10-13°С и остается практически постоянной при сезонных колебаниях наружной температуры. Пригодность почвы для аккумулирования тепла и холода определяется несколькими факторами. Наряду с наличием водоносного слоя важны и его характеристики: высота, проницаемость и глубина залегания, скорость воды в водоносном слое. Кроме того, пригодность зависит от требующегося количества тепла и холода, так как один и тот же водоносный пласт может быть пригоден для небольшого проекта и не пригоден для крупномасштабного. При оптимальном выборе водоносного слоя и правильном проектировании потери тепловой энергии при аккумулировании составляют не более 5-15 %.

Конструктивные элементы и оборудование системы

Основным функциональным (и затратным) элементом системы является скважина. Пластиковая труба, помещенная в скважину, на глубине используемого водоносного слоя снабжена отверстиями для откачки и закачки грунтовой воды и фильтрами. В верхней части скважины располагаются погружные насосы, подсоединения закачивающих и откачивающих труб скважины к транспортирующим трубопроводам, средства контроля и управления. Транспортирующие трубопроводы прокладываются, как правило, неглубоко под землей. Теплообмен с системой тепло- и холодоснабжения объекта происходит в пластинчатом теплообменнике с температурным напором в 1-2°С. Таким образом, подземный контур отделен от наземного контура тепло-, холодоснабжения самого здания, что исключает вероятность загрязнения или ухудшения качества грунтовых вод. Система контроля и управления связана с системой регулирования тепловой нагрузки объекта. В большинстве систем дебит скважины регулируется в пределах от 20 до 100 % в зависимости от требуемой тепловой или холодильной нагрузки здания.

Экономия энергии и рентабельность

Экономия энергии и рентабельность систем подземного аккумулирования тепловой энергии в водоносных пластах определяется путем сравнения с традиционными системами, состоящими из отопительных котлов и холодильных машин.

Для систем холодоснабжения экономия энергии составляет до 75 %. Для холодильной нагрузки порядка 1000 кВт в климатических условиях Нидерландов это означает экономию около 150000 кВт·ч/год электроэнергии. Часовой расход воды, необходимой для обеспечения максимальной нагрузки, составляет при этом около 100 м 3 /ч.

Инвестиции на создание системы подземного аккумулирования тепловой энергии составляют порядка 250-400 Евро на 1 кВт холодильной мощности, включая систему автоматического контроля и управления, необходимые разрешения местных властей и так далее. Учитывая, что при этом отпадает необходимость в приобретении холодильной машины, дополнительные (по сравнению с традиционным вариантом) инвестиции в систему подземного аккумулирования тепла и холода незначительны, а в некоторых случаях подобная система даже дешевле традиционной. Чтобы установка была рентабельной, дополнительные инвестиции должны компенсироваться снижением эксплуатационных затрат, то есть меньшим энергопотреблением. В общем случае можно говорить о рентабельности установок подземного аккумулирования энергии при холодильных нагрузках 500 кВт и выше. Безусловно, определяющим фактором, влияющим на рентабельность, является глубина скважины.

Кроме вышесказанного, необходимо оценивать и экологические стороны применения систем подземного аккумулирования тепловой энергии. За счет снижения расхода первичной энергии уменьшается выброс вредных веществ, в том числе и парниковых газов, в окружающую среду. А за счет отказа от холодильных машин (или уменьшения их производительности) сокращается применение озоноразрушающих холодильных агентов.

В заключение следует отметить, что, учитывая энергосберегающую и экологическую ценность систем подземного аккумулирования тепла, это направление поддерживается как правительствами ряда стран, так и международными организациями, в частности IEA (International Energy Agency).

Кроме того, с целью координации работ в этом направлении и обмена информацией систематически проводятся международные конференции по этой тематике. Последняя VIII конференция по аккумулированию тепловой энергии TERRASTOCK прошла в конце августа 2000 года в Штутгарте (Германия). Следующая конференция состоится в Варшаве в 2003 году.

Читать еще:  Под крышей

Чем быстро и эффективно согреться, приезжая на холодную дачу

Речь пойдет о том, как обогреть в холода летний дачный домик. То есть домик, не приспособленный для зимнего проживания. Именно такой у меня, и я поделюсь с вами, как я согреваюсь в нем, приезжая зимой на дачу.


Как быстро и эффективно согреть дачный дом зимой

Хорошую большую печку или котел с батареями отопления в свое время мы не построили (если интересно — здесь про мой дом подробнее ), а две маленькие печурки — на кухне и в одной из спален — хоть и эффективны для этих помещений, да только требуют слишком много хлопот: дрова наносить-наколоть, затем постоянно следить, чтобы вовремя подкинуть к прогоревшим дровам свежие. Это очень напрягает, особенно когда нужно что-то делать в саду и не хочется отвлекаться. Да и можно просто за заботами упустить момент, и печка потухнет. В такой ситуации на помощь, естественно, приходит электричество.


Дача зимой

Чего я только не перепробовала, обогревая свой домик в холодное время года! Начиналось все с обычных масляных обогревателей. Но со временем выяснилось, что они далеко не так эффективны, как другие, новые системы обогрева.

Все дело в том, что масляный обогреватель нагревает воздух практически только возле себя. Конечно, происходит конвекция, движение теплого воздуха вверх и немного в стороны, но помещение в целом такой радиатор прогревает довольно долго. Его можно считать полезным, если он стоит где-нибудь рядышком с вами, когда вы работаете за письменным столом. А для обогрева, тем более быстрого, о котором мы сейчас говорим, эти отопительные приборы вряд ли подходят.


Масляный обогреватель

В поисках решения задачи обогрева помещений на даче я перепробовала много различных вариантов. Очень полезным оказалось решение с электрообогревом пола. Теплый пол мы устроили на первом этаже: под кафель был уложен нагревательный кабель. Ощущения приятные и необычные: при невысокой температуре воздуха в помещении в целом, чувствуешь себя очень комфортно. Ногам тепло, а голова находится в прохладе. Кафельный пол с укладочным раствором постепенно прогревается и долго держит температуру, постепенно отдавая тепло в помещение.

Наш «теплый пол» мы делали очень давно, еще в «прошлом веке», практически экспериментально, и муж не верил в его эффективность. Вот и «раскошелились» мы тогда только на половину количества кабеля, нужного по расчетам для нашего помещения. Да и система теплого пола довольно инертна, она не нагревает пол моментально. Поэтому с приходом морозов приходится использовать дополнительные источники обогрева комнат.

Оказалось, что лучше и быстрее всего прогревает воздух в комнате тепловентилятор или «тепловая пушка». За счет принудительной подачи воздуха возникает активная циркуляция теплого потока по всему объему помещения. Комната прогревается очень быстро, но столь же быстро и остывает после отключения прибора.


Мой тепловентилятор

Есть у него еще пара недостатков: он довольно сильно шумит и слишком много потребляет электричества — 2 кВт. Поэтому я остановилась на небольшом инфракрасном обогревателе.

Он потребляет при максимальном режиме 1,2 кВт. Но для моих небольших комнат достаточно включать его в половинном режиме, если температура за стенами домика около нуля градусов или чуть ниже. То есть комната в 16 м² отапливается в режиме 0,5 кВт. Этого достаточно, чтобы в спальне на втором этаже со стенами в пол-кирпича, утепленными минватой и обшитыми вагонкой, температура держалась в районе +18. +20°С, когда за окном термометр показывает 0. +5°С.


UFO

Это фотография не моя, но у меня точно такой же отечественного производства. А недавно я приобрела еще один, подобный, но турецкий, небольшой, максимальной мощностью 1,5 кВт. Он имеет 3 элемента нагрева и позволяет поэтому устанавливать режим в 0,5 кВт, 1 кВт или 1,5 кВт, в зависимости от потребности в тепле.


Инфракрасный обогреватель с 3 режимами нагрева

Я устанавливаю инфракрасный обогреватель на пол или чуть выше — на стул или табуретку — в дальний угол комнаты. Близко устанавливать его неэффективно, поскольку тогда он сильно нагревает небольшую площадь перед собой, а другие поверхности попадают в тень и не нагреваются. И неприятно.

Инфракрасный обогреватель работает по тому же принципу, что и наше светило — Солнце. Вы замечали, как тепло на солнышке весной? Но стоит только зайти в тень — и сразу замерзаешь. Это происходит потому, что инфракрасное излучение нагревает не воздух, а поверхности, а они уже потом отдают тепло. Так отдает тепло прогретая солнцем почва, и точно так же в помещении отдают тепло прогретые стены, поверхности мебели и пола. С инфракрасными обогревателями нужно обращаться осторожно: они очень сильно нагреваются с лицевой стороны, и любой предмет, соприкасающийся с ней, может воспламениться. Расстояние до легковоспламеняющихся предметов должно быть не менее 40 см. И ни в коем случае нельзя этот прибор чем-либо накрывать!

Есть у меня еще пара больших UFO-нагревателей — модели с одним большим нагревательным элементом. Но они мне нравятся меньше: слишком сильно нагревается лампа, а плавной регулировки мощности накаливания нет. Терморегуляторы, установленные на них, просто периодически включают лампу на полную мощность, а затем отключают. Для нагрева помещения, возможно, это не важно, но когда в нем присутствуешь, то ощущения очень неприятные: раздражает перепад от слишком сильного тепла при включении лампы к резкому холоду при отключении. Поэтому я выбрала для себя небольшой нагреватель с двумя режимами нагрева.


UFO обогреватель. Фото с сайта autocentre.ua

Если вы, как я, ездите зимой на дачу и иногда остаетесь там ночевать, стоит приобрести электроматрасы или электропростыни. Они позволяют хорошо прогреть постель перед сном. Я включаю такой матрасик, уложенный под обычный не слишком толстый матрас, за некоторое время до сна. Он успевает не только прогреть, но и просушить постель, которая непременно отсыревает, если дом долго стоял пустой и холодный.


Электроматрас

Спать с включенным электроматрасом я не решаюсь. Когда-то у знакомых чуть не произошло горе: от неисправности электрогрелки начало тлеть одеяло, и хозяин едва не угорел. Поэтому я просто хорошенько прогреваю постель и потом отключаю матрас. Этого достаточно, чтобы спать в тепле всю ночь. Ну а если вдруг становится холодно, достаточно просто включить его ненадолго, чтобы немного согреться, и потом опять выключить. Потребляет такой матрасик или простыня совсем немного — 40-60 Вт.

Так обстоят дела с обогревом у меня на даче сейчас. Но в мечтах и планах — устройство инфракрасного обогрева помещений. Вариантов много: от греющих панелей до инфракрасных пленочных полов, укладываемых просто под ковролин.


Инфракрасная панель. Фото с сайта freemarket.kiev.ua

Впервые я узнала об этих системах где-то в 2000-2002 гг. Была на международной выставке по отоплению-водоснабжению и, проходя мимо одного из павильонов, вдруг почувствовала ласковое тепло. Не могла понять, откуда оно исходит. Никаких отопительных приборов в поле зрения не попадало. Только очень красивая репродукция картины Ван Гога с его знаменитыми кипарисами. А рядом за столом суетились два симпатичных узкоглазых корейских паренька, раздавая посетителям куски какой-то необычной пленки. Оказалось, что это была та самая инфракрасная пленка, которая представляла собой плоские карбоновые стержни, соединенные между собой с обеих сторон специальной плоской медной шиной и запаянные между слоями прозрачного пластика. И именно такая пленка скрывалась под чудесной теплой картиной на стене. То, что я узнала впоследствии об этой системе обогрева, меня очень впечатлило.

Инфракрасные пленочные системы работают по особенному принципу. Они не просто прогревают, например, напольное покрытие (кафель, линолеум, ковролин), как большинство других систем нагрева пола. Около 90% инфракрасного излучения находится в дальнем диапазоне. Эти тепловые лучи преодолевают напольное покрытие, проходят дальше и нагревают предметы, попадающие в поле их действия. В том числе, и тело человека. В отличие от других систем обогрева помещения, инфракрасная система не боится сквозняков — ведь нас греет не воздух, а лучи. Она не сушит воздух и даже дополнительно его ионизирует.

Судя по многочисленным публикациям результатов исследований, проведенных различными авторитетными институтами, инфракрасная система обогрева еще и очень полезна. Она, как солнечные лучи, не только согревает, но и врачует тело человека. Без Солнца, его длинноволнового излучения, не было бы жизни на Земле. Эти лучи даже называют биогенетическими. Общеизвестно, что длительно отсутствие солнечного света отрицательно сказывается на нашем здоровье: иммунитет падает, нас одолевают болезни, ухудшается самочувствие. Нашему телу нужна постоянная подпитка длинноволновым теплом.

Больное сердце, почки, нарушенная циркуляция крови, простуды, больные суставы, лишний вес, целлюлит, ожоги кожи, сниженный иммунитет, проблемы пищеварения, нервы, травмы, заболевания кожи — все это, как пишут исследователи, с успехом лечится инфракрасным излучением. А некоторые научные лаборатории США (O&P Medical Clinik, Infrared Therapy Researches) даже сообщают об эффективности дальнего инфракрасного излучения в уничтожении некоторых видов вируса гепатита, обращении цирроза печени, угнетение роста раковых клеток, лечении псориаза, повышении выработки собственного инсулина у диабетиков и нейтрализации воздействия радиационного облучения.

Конечно, выбирать обогревательный прибор нужно соответственно своим условиям и предпочтениям. Вы можете ознакомиться с различными моделями и подобрать себе подходящую в нашем маркете, раздел Обогреватели.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector