ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие к русскому изданию

5

Предисловие

7

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10

1. Преобразование энергии и тепловые насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10

1.1. Общие сведения о работе теплового насоса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10

1.2. Энергетическая оценка работы теплового насоса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

1.3. Коэффициент использования  первичной энергии различных систем отопления . . . . . . . . . . . . .

19

1.4. Источники теплоты для тепловых насосов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23

1.5. Тепловые насосы  для отопления помещений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26

1.6. Тепловые насосы  и сопряжение  потоков  энергии в зданиях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29

1.7. Отопительные установки с тепловыми насосами. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

31

1.8. Условия экономичности применения тепловых насосов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

33

2. Теория тепловых насосов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37

2.1. Идеальный теплонасосный цикл. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37

2.2. Компрессионные тепловые насосы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

45

2.3. Газовые тепловые насосы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

56

2.4. Струйные тепловые насосы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

58

2.5. Сорбционные тепловые насосы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

60

2.6. Тепловые насосы с приводом от тепловых двигателей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

70

2.7. Комбинированные  теплонасосные  установки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

74

2.8. Термоэлектрические тепловые насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

76

3. Элементы тепловых насосов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

79

3.1. Общие сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

79

3.2. Хладагенты и пары рабочих веществ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

79

3.3. Холодильный компрессор. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

81

3.4. Теплообменные аппараты холодильных  установок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

89

3.4.1. Теоретические основы  (89).  — 3.4.2.  Испаритель  (90). — 3.4.3.  Конденсаторы (95). — 3.4.4. Генератор (96). — 3.4.5. Абсорбер (98).

4. Теплонасосные агрегаты и установки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

100

4.1. Общие сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

100

4.2. Компрессионные тепловые насосы с электроприводом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

101

4.2.1. Тепловые насосы малой мощности  (101). — 4.2.2. Тепловые насосы для отопления помещений  (102). —

4.2.3. Теплонасосные аппараты, кондиционеры и осушители (103). — 4.2.4. Тепловой насос — водоохлаждающий агрегат (103)

4.3. Компрессионные тепловые насосы с приводом от двигателя внутреннего сгорания . . . . . . . . .

108

4.4. Абсорбционные тепловые насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

111

5. Периферийное оборудование тепловых насосов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

114

5.1. Назначение периферийного оборудования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

114

5.2. Солнечные коллекторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

115

5.2.1.  Конструктивное решение  и  технические  характеристики  (116). — 5.2.2 Термодинамические  свойства  (116).  — 5.2.3.  Выбор солнечных  коллекторов и условия их эксплуатации (117).

5.3. Солнечный абсорбер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

118

5.4. Теплообменники для использования жидких теплоносителей, система трубопроводов . . . . . . .

122

5.4.1.  Кожухотрубная  конструкция  (122).  —  5.4.2.  Спиральная  конструкци (123). — 5.4.3. Пластинчатая

конструкция (125). — 5.4.4. Грунтовые теплообменники (126). — 5.4.5 Система трубопроводов (127).

5.5. Теплообменники, использующие воздух в качестве теплоносителя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

128

5.6. Низкотемпературное отопление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

129

5.7. Тепловые аккумуляторы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

139

5.7.1. Назначение тепловых аккумуляторов и требования, предъявляемые к ним (139). — 5.7.2. Тепловые

аккумуляторы без изменения фаз или преобразования веществ  (141). — 5.7.3. Аккумуляторы на скрытой теплоте  (143).

5.8. Автоматизация теплонасосных установок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

144

5.8.1. Задачи и требования  (144).  — 5.8.2.  Режимы  работы теплового  насоса (146). — 5.8.3.  Схемы  контуров циркуляции  воды  в теплонасосной установке (150). — 5.8.4.  Автоматическое  регулирование  тепловых  насосов  (153).  5.8.5. Регулирование теплового насоса (164). 5.8.6. Графики изменения расхода (168).

6. Технические условия  на  проектирование установок с тепловыми  насосами . . . . . . . . . . .

170

6.1. Проектирование отопительных установок с использованием тепловых насосов . . . . . . . . . . . .

170

6.2. Объекты с системами отопления, обеспечивающими целесообразное использование

тепловых насосов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.2.1.  Снижение  расчетной  теплопроизводительности   (175). — 6.2.2.  Обеспечение  экономии  теплоты  за 

175

счет  оптимальных  конструктивных  решений  зданий  (176).  —  6.2.3.  Объекты  с  низкотемпературными  системами  отопления (180). — 6.2.4. Объекты с системами отопления, работающими в среднетемпературном диапазоне  (181). — 6.2.5.  Объекты  с  бивалентными  системами отопления  (182).  — 6.2.6. Объекты с потреблением   низкотемпературной горячей воды  (185). — 6.2.7. Объекты с использованием   предварительного подогрева для  приготовления горячей воды с более высокой температурой  (185).

6.3. Объекты, использующие источники теплоты из окружающей среды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

186

6.3.1.  Объекты,  расположенные  на  хорошо  доступных  (освоенных)  грунтовых водах  (186).  6.3.2.  Объекты,  расположенные  вблизи  поверхностных  водоемов (187). — 6.3.3. Объекты с забором воды из коммунальных сетей  (188). — 6.3.4. Объекты с незначительной плотностью застройки, допускающие использование погруженных  в землю теплообменников  (188). — 6.3.5. Объекты, расположенные  вблизи  геотермических  энергоносителей  (189). — 6.3.6.  Объекты  с  большой  площадью наружной  поверхности для  использования  солнечной  энергии (190). — 6.3.7. Объекты с использованием наружного воздуха в качестве источника теплоты (192).

6.4. Объекты, допускающие возможность использования  в тепловых насосах технологических отходов теплоты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

193

6.4.1.  Объекты с потреблением  холодной  воды  (193). — 6.4.2.  Объекты  с  равномерным поступлением низкотемпературных сточных вод (195). — 6.4.3. Объекты с  охлаждаемой  оборотной  водой  (197). — 6.4.4.  Объекты  с  равномерным поступлением отработанного воздуха  (199). — 6.4.5. Объекты с использованием технологии осушения (201).

6.5. Объекты с комбинированной выработкой холода и теплоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

202

6.5.1.  Одновременная выработка холода и теплоты  (202). — 6.5.2. Системы с разновременной  выработкой  холода  и  теплоты  (205). — 6.5.3.  Система  выработки холода и теплоты с объединенной распределительной сетью  (205).

6.6. Применение аккумуляторов  в системах  с тепловыми  насосами  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

207

6.7. Объекты, располагающие достаточной энергией привода для тепловых насосов . . . . . . . . . . .

209

6.7.1. Объекты, располагающие полезной высокотемпературной отходящей тепловой энергией (209). — 6.7.2. Объекты с отопительными котлами, расположенные  вблизи  источников  окружающей  или  отходящей  теплоты  (209).— 6.7.3. Объекты, находящиеся вблизи систем централизованного теплоэлектроснабжения (210).— 6.7.4. Объекты с ограниченной теплопроизводительностью (210). — 6.7.5. Объекты с однофазной системой электроэнергоснабжения (211). — 6.7.6. Объекты с временно ограниченной электрической мощностью (212). — 6.7.7. Объекты с ограниченной электрической мощностью  (212).

7. Энергетический анализ технических решений — необходимое условие для правильного выбора тепловых насосов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

212

7.1. Последовательность проведения  энергетического  анализа  процесса . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

212

7.2. Выбор основного типа установки с тепловым  насосом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

214

7.3. Выбор основного типа источника теплоты и системы выработки холода  и теплоты. . . . . . . .

217

7.4. Основные схемы отопительных установок с тепловыми насосами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

218

8. Применение тепловых насосов в промышленности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

218

8.1. Термическое разделение веществ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

219

8.2. Осушение и обезвоживание. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

223

8.3. Кондиционирование воздуха в промышленных  зданиях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

229

8.4. Вентиляционные установки для промышленных зданий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

239

9. Применение  тепловых  насосов в сельском  хозяйстве  и  пищевой промышленности . . .

244

9.1. Хранение и складирование. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

244

9.2. Пищевая промышленность. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

253

9.3. Животноводство и растениеводство. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

263

9.3.1. Некоторые особенности общего характера (263). — 9.3.2. Животноводство (264). — 9.3.3. Растениеводство (277).

10. Применение тепловых насосов в общественных  сооружениях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

278

10.1. Кондиционирование воздуха  в  крупных  общественных  сооружениях. . . . . . . . . . . . . . . . . .

278

10.2. Спортивные сооружения с искусственными катками. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

290

10.3. Плавательные бассейны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

297

10.3.1.  Крытые  бассейны  (297). —  10.3.2.  Открытые  бассейны  (299).  —  10.3.3. Использование солнечной

энергии  (299). — 10.3.4.  Применение тепловых насосов (302).

10.4. Торговые залы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

303

11. Тепловые насосы в жилищном строительстве. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

306

11.1. Применение тепловых насосов  в системах  централизованного теплоснабжения с целью понижения температур в обратных линиях сетей отопления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

306

11.1.1.  Централизованное охлаждение воды в обратных линиях (306).— 11.1.2. Децентрализованное понижение температуры в обратных линиях (311). — 11.1.3. Применение комбинированных методов для понижения температуры в обратных  линиях  систем  централизованного  теплоснабжения  при  сооружении новых систем (317).

11.2. Типы тепловых  насосов  в  районах  энергоснабжения от теплоэлектроцентралей . . . . . . . . . .

312

11.2.1.  Компрессионые  тепловые  насосы  (312).  —  11.2.  Сорбционные  тепловые насосы (313).

11.3. Применение тепловых насосов в районах с прямоточным энергоснабжением . . . . . . . . . . . . .

314

11.3.1.  Моновалентные и  бивалентные установки с тепловыми насосами  (314). – 11.3.2.  Централизованное 

приготовление  горячей  воды  (317).  —  11.3.3.  Использование воды из скважины в качестве источника теплоты для теплоцентралей  с  тепловыми  насосами  (318).  —  11.3.4.  Геотермические  теплоцентрали (322). — 11.3.5. Внутриквартирная теплоцентраль без естественных источников теплоты (323).

11.4. Применение тепловых насосов в одноквартирных домах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

324

11.4.1. Общие замечания  (324). — 11.4.2.  Примеры технических  решений  отопительных установок (324). —

11.4.3. Примеры реализованных установок  (332).

Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

340