proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2024 год
  Агентство  ПРоАтом. 28 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





PRo IT
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС

Вышла в свет книга Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса». Подробнее 
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия»
и сайта proatom.ru.
E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[02/03/2023]     Новое поколение теплонасосных отопительных систем

С.В. Коровкин, главный специалист АО «Атомэнергопроект»

Тепловой насос – это агрегат, трансформирующий низкопотенциальное тепло окружающей среды (вода, воздух, грунт) в высокопотенциальное тепло горячей воды или воздуха для отопления зданий.



Принцип его работы основан на том, что при сжатии газы нагреваются, а при расширении охлаждаются. Если организовать процессы сжатия и расширения газа при циркуляции по замкнутому контуру таким образом, что сжатый (горячий) газ проходит через теплообменник, расположенный в помещении, а расширенный (холодный) газ проходит через теплообменник, расположенный «на улице», то получим систему, нагревающую помещение за счет охлаждения «улицы».

Конечно, на привод компрессора, прокачивающего газ через теплообменники, необходимо затрачивать электроэнергию, но на каждый киловатт затраченной электрической мощности можно получить 3÷4 киловатта тепловой мощности. Таким образом стоимость отопления с помощью теплового насоса оказывается сопоставимой с другими способами отопления.

Отопление зданий тепловыми насосами наиболее распространено в странах Западной Европы и США. В России эта технология до сих пор является экзотикой. Объясняется это тем, что температура грунта и температура подземных вод примерно равна среднегодовой температуре воздуха в данной местности. На большей части России она не превышает +4ᴼС (в Германии около +10ᴼС).

Извлечь из грунта или воды такой температуры тепловую энергию весьма непросто.

Грунтовые теплообменники для одинаковой тепловой мощности у нас должны быть почти в 3 раза протяженнее, чем в той же Германии. Грунтовый теплообменник представляет собой сложное инженерное сооружение, глубиной около 100 м.

Стоимость грунтового теплообменника без учета остального теплононасосного оборудования для дома площадью 150 м2 превышает миллион рублей.

Система работает, используя в качестве теплоносителя гликоль, загрязненность которого надо постоянно контролировать, а утечки восполнять. Объем гликоля в системе сотни литров, так что его восполнение довольно дорогостоящая процедура.

Воздух, как источник тепла в нашем климате непригоден, так как при падении температуре ниже -10ᴼС затраты электроэнергии на работу системы становятся сопоставимы с количеством вырабатываемой тепловой энергии. Кроме того, воздушный теплообменник уже при температуре воздуха ниже +5ᴼС обмерзает и вообще прекращает работать.

Огромными запасами тепловой энергии обладают подземные воды, которые имеются практически в любом месте нашей страны.

Однако, до настоящего времени не существовало теплообменного оборудования, способного работать с одной стороны с фреоном контура теплового насоса с температурой -25ᴼС, а с другой стороны с водой при температуре +4ᴼС. Образуются ледяные пробки и теплообменник разрывается.

Несколько лет назад нашим коллективом (к.т.н., инженер-системотехник Винокуров Н.П., эксперт по международному патентному праву и инновациям Тутунина Е.В. и автор данной статьи) был разработан уникальный мембранный генератор жидкокристаллического льда, область применения которого весьма широка – от создания новых пищевых продуктов (особенно интересным продуктом оказалось жидкокристаллическое пиво) и физиотерапевтических процедур до опреснения и очистки воды, в том числе жидких радиоактивных отходов.

В процессе создания новой технологии было обнаружено несколько интересных эффектов, проявляющихся при кристаллизации воды. В частности, был обнаружен и изучен эффект самоочистки поверхности теплообмена при пногократном фазовом переходе вода-лед-вода.

Полученные результаты позволили создать теплообменник с регулируемым обмерзанием.

Теплообменник представляет собой спиральную медную трубку с кипящим фреоном при температуре -25ᴼС, опущенную в бак с водой. Длина трубки рассчитывается в зависимости от тепловой мощности системы. Для обеспечения интенсивного теплосъема и создания режима регулируемого обледенения вода в баке интенсивно перемешивается путем подачи на дно бака воздуха из воздушного компрессора (барботаж).

В настоящее время в продаже имеются чрезвычайно экономичные, производительные и надежные воздушные компрессоры, предназначенные для аэрации септиков и бассейнов.

Эффективность такого компрессора чрезвычайно высока. В баке объемом 100 л для создания эффективного барботажа достаточно компрессора мощностью всего 15 Вт!

Полученные методики позволили создать эффективно и безаварийно работающую уже в течении двух отопительных периодов теплонасосную опытно-промышленную установку, извлекающую тепловую энергию из колодезной воды с температурой +4ᴼС и ниже.

1 – фреоновый компрессор, 2 – конденсатор, 3 – дроссель, 4 – испаритель, 5 – водяной бак, 6 – подводящий трубопровод, 7 – водяной насос, 8 – программируемый таймер, 9 – водозаборный колодец, 10- сливной трубопровод, 11- сливной колодец, 12 – воздушный компрессор

Работа установки показана на видеоролике:  https://cloud.mail.ru/stock/gZaK3GbWJ5Vjw95uvFRe1xd5 

Особенностью процесса является периодическая подача воды из водозаборного колодца в бак, интенсивное ее охлаждение за счет барботажа и вытеснение охлажденной воды в сливной колодец при подаче новой порцией «теплой» воды. Режим работы водяного насоса задается программируемым таймером.  Длительность времени работы насоса выбрана такой, чтобы охладить воду в баке до +1ᴼС, то есть из воды «выкачивается» почти вся тепловая энергия.

В опытно-промышленной установке фреоновый компрессор электрической мощностью 0.3 кВт обеспечивает тепловую мощность 1 кВт. Из колодца глубиной 5 м откачивается 200 литров в час. Мощность воздушного компрессора, как уже говорилось, составляет 15 Вт. Интересно, что эта мощность в конечном итоге тоже идет на нагрев воды в баке и тепловым насосом перекачивается в отапливаемое помещение.

Важно отметить, что полученный режим регулируемого обледенения и оттаивания позволяет использовать воду любого качества без очистки, что совершено недопустимо для остальных видов теплообменников. В процессе работы на поверхности теплообмена периодически нарастает и тает слой льда толщиной около 1 мм. Лед имеет высокую теплопроводность (2.2 Вт/м×град), поэтому это не сказывается на эффективности процесса теплообмена. В тоже время слой льда, во-первых, защищает металлическую поверхность теплообменника от повреждения частицами песка, и, во-вторых, снимает возможные отложения ила и других органических веществ.

Данная система в несколько раз дешевле существующих теплонасосных систем и по конкурентоспособности сопоставима с отоплением природным газом. Тем более, что магистральный газ есть не везде, а подземные воды имеются на большей части страны. Для отопления домов оптимальными источниками воды являются артезианские скважины, технология бурения которых и насосное оборудование которых хорошо освоены. Одной скважины достаточно для отопления здания площадью до 300 м2.

 

 
Связанные ссылки
· Больше про Машиностроение
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Машиностроение:
Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 4.81
Ответов: 16


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 17 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 02/03/2023
 Интересная тема. У нас недооцененная явно. А Европа рассматривает тепловые насосы как одно из самых перспективных направлений.


[ Ответить на это ]


Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 02/03/2023
Скажите пожалуйста, сколько  будет стоить установленная у вас система с монтажом "под ключ"?


[
Ответить на это ]


Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 02/03/2023
При текущих ценах на природный газ и ЭЭ такой способ обогрева абсолютно не конкурентоспособен для отопления частных домохозяйств ввиду серьезных эксплуатационных и капитальных затрат. Это давно известная технология даже для районов с климатом, где практически не бывает морозов более 10 градусов не оправдала себя.Поэтому-то автор и не приводит технико-экономического сравнения систем традиционного отопления и своей технологии!Ссылки на иностранный опыт вообще не показательны, т.к. там другая экономика затрат.Скорее будет экономичнее устанавливать на крышах солнечные батареи или аккумуляторы тепла!


[
Ответить на это ]


Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 03/03/2023
При текущих ценах на природный газ и ЭЭ такой способ обогрева абсолютно не конкурентоспособен для отопления частных домохозяйств ввиду серьезных эксплуатационных и капитальных затрат. Это давно известная технология даже для районов с климатом, где практически не бывает морозов более 10 градусов не оправдала себя.Поэтому-то автор и не приводит технико-экономического сравнения систем традиционного отопления и своей технологии!Ссылки на иностранный опыт вообще не показательны, т.к. там другая экономика затрат.Скорее будет экономичнее устанавливать на крышах солнечные батареи или аккумуляторы тепла!




----------


О тепловых насосах в Европе:

https://www.euractiv.com/?s=Heat+pump


[
Ответить на это ]


Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 03/03/2023
Не соглашусь. У друзей в Обнинске в загородном доме уже 12 лет стоит тепловой насос, правда дом был спроектирован под минимальные тепловые потери. Две неглубокие скважины в одном горизонте, с одной прямой забор около +6 , в другую сброс + 4, + 2, вода в горизонте движется,  На 1 кВт э.э получается не менее 3.5 тепловой. Дом одноэтажный. площадь около 140. Радиаторов нет, воздушный теплообменник и естественная циркуляция по воздуховодам. Хватает вполне и на контур отопления и на ГВС. Если спроектировано и обслуживается правильно, то вполне всё надёжно и работает. 


[
Ответить на это ]


Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 02/03/2023
"особенно интересным продуктом оказалось жидкокристаллическое пиво"--------------------С этого места желательно поподробней и с предоставлением дегустации...


[ Ответить на это ]


Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 02/03/2023
Жидкокристаллическая водка тоже представляет большой интерес. наверняка найдет широкий спрос у нашего населения!


[
Ответить на это ]


Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 02/03/2023
Спасибо за интересную публикацию.Возможно Вас заинтересует публикация в журнале "Разведка и охрана недр", январь 2001 года, стр 43. Статья назывется  "Неисчерпаемый источник энергии",  О тепловой аномалии под СПб, На глубине 1000 м. температура пород достигает 30 градусов, а на 3 км прогнозируется 70 градусов. Говорится о перспективности теплоснабжения от этого источника, ресурсы которого оцениваются 7.5 млрд. условного топлива.Олег Бодров, Сосновый Бор 


[ Ответить на это ]


Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 02/03/2023
  • У нас газ €70-80, в Европе €500-2000. Это основная причина того, что газ это наше всё. Тепловой газовый квтч у нас стоит 60 коп, из которых 50 коп газ. 
  • Грунтовая вода с глубины 3 м одинаковой температуры зимой и летом 4*С. Это бездонная бочка. Можно зимой греться, летом охлаждаться. Но тепло обойдётся минимум 10 руб, в 20 раз дороже газа.
  • Нефть с глубины 1700 м, при морозе 30*С, в бочке нефтевоза имеет температуру более 50*С. У нас наполовину с рассолом 150 г/л, в 5 км.
  • Цена такой нефтяной скважины от 50 млн.руб. Можно качать 50-200 кубов в сутки, зависит от насоса. Хватит на 30-100 частных домов. В миллион рублей на дом не уложиться. 
  • Булерьян стоит 20 тысяч, на 400 кубометров помещений, примерно на 120-140 квадратов. Дрова - зимой физкультура на 15-30 минут в день, разминка перед завтраком, одного из 2-6 жильцов . Итого 5 копеек/квтч. Если дрова покупать, то 30-60 копеек/квтч.
  • Не смог понять, как оценивают расходы в Атомэнергопроекте, но мои соседи собирают квитанции за год. На 65 квадратов за год получается 15-25 тысяч руб за газ. 
  • Кому жалко таких денег, топят дровами. Расходы на валенки и рукавицы до тысячи рублей в год. Пилы, топоры и напильники ещё есть Демидовские. 
  • Мой отец говорил, что если не умеешь рассчитать денежные расходы, то ничего не умеешь. Расчёт без копеек - беспредметный разговор.
  • Дементий Башкиров 


[ Ответить на это ]


Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 03/03/2023
  • У нас газ €70-80, в Европе €500-2000. Это основная причина того, что газ это наше всё. Тепловой газовый квтч у нас стоит 60 коп, из которых 50 коп газ. 
  • Грунтовая вода с глубины 3 м одинаковой температуры зимой и летом 4*С. Это бездонная бочка. Можно зимой греться, летом охлаждаться. Но тепло обойдётся минимум 10 руб, в 20 раз дороже газа.
  • Нефть с глубины 1700 м, при морозе 30*С, в бочке нефтевоза имеет температуру более 50*С. У нас наполовину с рассолом 150 г/л, в 5 км.
  • Цена такой нефтяной скважины от 50 млн.руб. Можно качать 50-200 кубов в сутки, зависит от насоса. Хватит на 30-100 частных домов. В миллион рублей на дом не уложиться. 
  • Булерьян стоит 20 тысяч, на 400 кубометров помещений, примерно на 120-140 квадратов. Дрова - зимой физкультура на 15-30 минут в день, разминка перед завтраком, одного из 2-6 жильцов . Итого 5 копеек/квтч. Если дрова покупать, то 30-60 копеек/квтч.
  • Не смог понять, как оценивают расходы в Атомэнергопроекте, но мои соседи собирают квитанции за год. На 65 квадратов за год получается 15-25 тысяч руб за газ. 
  • Кому жалко таких денег, топят дровами. Расходы на валенки и рукавицы до тысячи рублей в год. Пилы, топоры и напильники ещё есть Демидовские. 
  • Мой отец говорил, что если не умеешь рассчитать денежные расходы, то ничего не умеешь. Расчёт без копеек - беспредметный разговор.
  • Дементий Башкиров



===========



СПАСИБО, Дементий !...


[
Ответить на это ]


Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 03/03/2023
Дементийй, конечно, если у Вас в доме есть магистр альный газ, то ничего другого и не нужно. Так же любопытно Ваше мнение о прелестях дровяного отопления 


[
Ответить на это ]


Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 03/03/2023
Дементий, вы не упоминаете об очень серьезных недостатках дровяного отопления:1. Постоянная задымленность помещения – это концероген, и через несколько лет он даст о себе знать. 2. Выжигание кислорода в помещении, если не оборудован независимый приток воздуха, как требуют, например, газовщики.3. Необходимость физической работы по резке, колке и укладке штабелей дров, а также дополнительных площадей для их хранения. 4. Необходимость чистки от сажи и замены труб.5. Постоянный контроль и чистка зольников, которые тоже газят в помещение, даже когда печь не топится.6. Пожарная опасность.


[
Ответить на это ]


Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 03/03/2023
  • Основной недостаток дров - это высокие требования к потребителю. Нужно много чего знать и уметь. Современный потребитель не справится с таким отоплением.
  • Особенно капризен камин - и дрова специальные, и дымоход сложный, и стоит раз в пять дороже печи, и кпд в 3 раза ниже. Но зато неповторимый комфорт.
  • Правильная печь не дымит. Вентилирует и сушит воздух, дышится легко. Суточные перепады температур тренируются иммунитет. 
  • Мама моего тестя дожила до 100 лет, и всю жизнь у печи. Сама валила, пилила, колола дрова. Не от рака умерла.
  • Я валю и пилю бензопилой. Раз в 10 легче, чем двуручной, и не надо напарника. До половины биомассы просто сжигаю на месте - не надо никому, даже бесплатно с привозом. Да простят меня пожарные. 
  • Рядом с домом парковая зона, нет змей, комаров. Рядом с городом ДД комара больше, чем в тайге - сплошной бурелом, через год лесные пожары.
  • Попробуйте узнать реальные цены ТН вода-вода. У нас от 1,5 млн руб, если считать по честному. 
  • Камин из натурального камня 5 кВт от 120-200 тысяч руб, печь 10 кВт из кирпича от 50-100 тыс.руб. Металлическая печь 10 кВт 20-70 тыс.руб.
  • Ээ стоит 3 руб/квтч, газ 50 коп. Текущий расход сравняется, если выгода насоса будет не менее 6 раз, а реально 3-3,5.
  • Считайте копейки. 
  • Дементий Башкиров 


[
Ответить на это ]


Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 03/03/2023
Дементий, вы просто фанат деревенского образа жизни и печного отопления. Для защиты этого найдете любые аргументы.


[
Ответить на это ]


Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 03/03/2023
Не соглашусь. У друзей в Обнинске в загородном доме уже 12 лет стоит тепловой насос, правда дом был спроектирован под минимальные тепловые потери. Две неглубокие скважины в одном горизонте, с одной прямой забор около +6 , в другую сброс + 4, + 2, вода в горизонте движется,  На 1 кВт э.э получается не менее 3.5 тепловой. Теплообменник обычный, типа трубной доски. Дом одноэтажный. площадь около 140. Радиаторов нет, воздушный теплообменник и естественная циркуляция по воздуховодам. Хватает вполне и на контур отопления и на ГВС. Если спроектировано и обслуживается правильно, то вполне всё надёжно и работает. 


[ Ответить на это ]


Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 03/03/2023
К сожалению, +6 в Калужской области - это в начале зимы  К февралю уже +4.


[
Ответить на это ]


Re: Новое поколение теплонасосных отопительных систем (Всего: 0)
от Гость на 03/03/2023
У пиндосов продается шикарная установка, работающая даже на бытовых отходах: https://www.allpowerlabs.com/wp-content/uploads/2013/07/IntroductiontothePowerPallet_rev3.pdfЯ узнавал цену, вполне народная для такой мощности ЭЭ+тепло!
С уважением к Проатому,  Катковский Е.А.


[
Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.11 секунды
Рейтинг@Mail.ru