Система теплоснабжения торгового павильона в городе Казань с использованием теплового насоса.

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................8
1 Литературный обзор...............................................................................9
1.1 Мировой опыт применения тепловых насосов на нужды теплоснабжения...........................................................................................................9
1.2 Выбор и обоснование типа системы сбора низкопотенциального тепла поверхностных слоев Земли..........12
1.3 Перспективы развития теплоснабжения с применением тепловых насосов в России...........................................................................................................................15
1.4 Технико-экономическое обоснование применение тепловых насосов на нужды систем теплоснабжения……………………………………………………..19
2 Проведение натурного экспериментального исследов………………...22
2.1 Цели и задачи натурного экспериментального……………………………...22
2.2 Описание установки для проведения для натурного экспериментального исследования…………………………………………………………………………22
2.3 Методика проведения эксперимента…………………………………………25
3 Проектирование системы теплоснабжения……………………………………….32
3.1 Описание системы теплоснабжения……………………………………………32
3.2 Выбор и обоснование теплоносителя в системах теплоснабжения……33
3.3 Расчет термодинамического цикла теплового насоса……………………….37
3.4 Гидравлический расчет системы теплоснабжения………………….44
3.5 Подбор оборудования………………………47
4 Анализ языков программирования…………………………49
4.1 Языки программирования…………………………49
4.2 Выбор языка программирования………….54
4.3 Разработка программного обеспечения для расчёта тепловых потерь выполняется на языке программирования «Python»…………………55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................................................61
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.......................................................62
ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………………………66

Весь текст будет доступен после покупки

В современном мире, в связи с истощением невозобновляемых источников ископаемого топлива, растет спрос на альтернативные источники энергии. С каждым годом доля тепловой энергии, вырабатываемой тепловыми насосами, растет.
Следует отметить и то, что уровень энергопотребления на единицу сопоставимого внутреннего валового продукта (ВВП) в России превышает этот же показатель в США в 4 раза. Это свидетельствует о высокой энергоемкости внутреннего валового продукта по сравнению с развитыми странами и о низ- ких показателях энергетической эффективности экономики России. Одним из решений данной проблемы является применение энергоэффективных техно- логий с применением альтернативных источников энергии.
При теплоснабжении с использованием тепловых насосов затрачивается гораздо меньше первичного топлива, чем при теплоснабжении с использованием традиционных теплогенерирующих установок, и как следствие, происходит выброс меньшего количества вредных веществ, пагубно влияющих на экологическую обстановку населенных пунктов. Также, применение систем теплоснабжения на их основе позволит создавать автономные центры вдали от систем централизованного энерго и теплоснабжения. Что является необходимостью в масштабах территории Российской Федерации, где основной проблемой является крайне неравномерное распределение энергии по площади страны.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Литературный обзор
1.1 Мировой опыт применения тепловых насосов на нужды теплоснабжения

Первая практическая теплонасосная система, предложенная британским физиком и инженером Уильямом Томсоном (лорд Кельвин), была создана в 1852 году. Предпосылкой к созданию послужили труды Сади Карно, который и сформулировал принцип работы теплового насоса [4]. Однако, развитие тепловые насосы получили с 30-х годов XX века, тогда в Англии была создана первая система теплоснабжения, где в качестве источника тепла применялся тепловой насос, с использованием тепла окружающего воздуха. В настоящее время количество выпускаемых тепловых насосов увеличивается от 30 до 40% в год. [5]. Для анализа опыта применения тепловых насосов на нужды теплоснабжения, рассмотрим страны с близкими климатическими условиями России.
Сегодня в США 13,5 миллионов домов используют тепловые насосы в качестве основного отопительного оборудования, около 80% из них сосредоточены на юге Соединенных штатов. Теплонасосная технология выбрана южанами не только из-за относительно умеренной зимней погоды, но также и из-за относительно большей доступности по цене электричества по сравнению с природным газом в этом регионе. Анализ статистических данных показал сильную взаимосвязь между ростом продаж тепловых насосов и снижением цен на электричество по отношению к натуральному газу. Тепловые насосы также показали рост на рынке первичной недвижимости: 38% домов, построенных в 2012 году, оснащены тепловыми насосами, в 1978 году было 25%. Однако, более 74% продаж тепловых насосов приходится на рынок модернизации жилья и продажи сопутствующих товаров. Даже несмотря на наблюдаемое развитие теплонасосных технологий в последние десятилетия,
их будущее может быть еще более многообещающим. [6]

По предварительным статистическим данным, представленным в 2014 году Генеральным секретарем ассоциации ЕНРА Томасом Новаком, об использовании тепловых насосов на территории Европы в течение 2005–2013 гг. на территории 21 европейской страны было установлено около 6,8 миллиона тепловых насосов. В начале 2015 года финская ассоциация тепловых насосов SULPU сообщила в своём пресс-релизе, что в настоящее время в Финляндии работает около 540 000 тепловых насосов. В 2013 году было установлено 60 800 тепловых насосов, из них 12 341 — геотермальных. Центр, который называют официальным горнолыжным курортом Санта- Клауса, отапливается четырьмя тепловыми насосами мощностью 60 кВт каждый. Известная финская марка пива и безалкогольных напитков Olvi, завод которой расположен у полярного круга, также отапливается тепловыми насосами общей мощностью 300 кВт. [7]
Высокое значение коэффициента преобразования электрической энергии µэ, в зарубежной литературе обозначается СОР (coefficient of performance) позволяет обеспечивать теплоснабжение с минимальными затратами первичной энергии. Согласно работе [8] применение ТНУ в системах теплоснабжения более выгодно, чем использование ТЭЦ и индивидуальных котельных. Объем используемых тепловых насосов в мире представлены в таблице 2 и таблице 3.
Таблица 2 - Количество эксплуатируемых тепловых насосов [8], [9], [10].

Страна Количество эксплуатируемых теплона-сосных установок, млн Количество производимых тепло- насосных установок, млн в год
США 25 (около 60% в жилом фонде) 1 (в том числе 0,5 на экспорт)
Япония 5 0,5
Китай 18 1
Европа 4 в 1996 г. (около 70% в жилом фонде) Нет данных

Практика применения показывает, что обычно тепловой насос полностью обеспечивает потребности в тепле. Исключения составляют дни с холодной погодой, на которые приходится 2-8% необходимого дополнительного
подогрева от котла или ТЭНа. Сроки окупаемости тепловых насосов оцениваются по-разному: от 2 до 6 лет. По оценкам специалистов, в настоящее время в мире установлено около 100 миллионов тепловых насосов и ежегодно устанавливается еще порядка 20 миллионов.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Гниденко, И. Г. Технологии и методы программирования : учебное пособие для вузов / И. Г. Гниденко, Ф. Ф. Павлов, Д. Ю. Федоров. – Москва : Издательство Юрайт, 2022. – 235 с.
2. Сафронов М. Н. Разработка веб-приложений в Yii 2 / М. Н. Сафронов. – М.: ДМК-Пресс, 2015. – 392 с.
3. Потапова Н. В. PHP, RUBY, PYTHON – на чем остановить свой выбор студенту при изучении веб-разработки / Н. В. Потапова. – СПб.: БХВПетербург, 2017. – 413 с.
4. История тепловых насосов. [Электронный ресурс] - режим доступа: http://osipovs.ru/index.php/istory-tn
5. Прогресс XXI. Энергосберегающие технологии [Электронный ресурс] - режим доступа: http://progress21.com.ua/ru/heat- pumps/Designofheatpumpsystems
6. О рынке тепловых насосов в США [Электронный ресурс] - режим до- ступа: http://www.sostav.ru/blogs/30109/16185/
7. Мировой опыт использования ТН [Электронный ресурс] - режим до- ступа: http://geo42.ru/archives/3456
8. Калнинь И. М. Энергосберегающие, экологически чистые технологии теплоснабжения производственных и жилых помещений / И.М. Калнинь, Л. Я. Лазарев, А.И. Савицкий [Электронный ресурс] - режим доступа: http://www.ekip-tnu.ru.
9. Bouma J. The market of heat pumps in Europe // VI conference of the inter- national power Agency on heat pumps. – Berlin, 2009.
10. Калнинь И. М. Энергосберегающие теплонасосные технологии / И. М. Калнинь [Электронный ресурс] - режим доступа: http://www.ekip-tnu.ru.).

Весь текст будет доступен после покупки