Теплонасосные системы отопления с использованием солнечной радиации.

Примером энергоактивного жилого дома, архитектурное, конструктивное решение и инженерное оборудование которого разработано для реализации идеи обеспечения требуемого уровня комфорта при минимальном потреблении энергоносителей, является экспериментальный дом, разработанный фирмой «Philips», рис. 12.11.

Рис. 12.11. Схема инженерного оборудования энергоактивного дома фирмы «Philips». 1 – солнечный коллектор; 2 – теплообменник; 3 – бак-аккумулятор горячей воды системы отопления дома; 4 – теплообменник системы отопления; 5 – циркуляционный насос системы водяного отопления дома; 6 – отопительный прибор; 7 – емкостный водонагреватель; 8 - электронагреватель; 9 – теплообменник системы горячего водоснабжения; 10 – теплообменник конденсатора теплового насоса; 11 – тепловой насос; 12, 14 – теплообменники испарителя теплового насоса; 13 – бак «серых» сточных вод; 15 - теплообменник системы горячего водоснабжения; 16 – выпуск «серых» сточных вод; 17 – ввод водопровода; 18 – забор наружного воздуха в теплый период года; 19 – забор наружного воздуха в холодный период года; 20 – теплообменник для нагрева приточного воздуха; 21 – вентилятор вытяжной вентиляционной системы; 22 – вентилятор приточной системы вентиляции; 23 – выброс удаляемого воздуха.

Рассмотрим работу систем отопления, горячего водоснабжения и вентиляции дома.

Солнечная радиация улавливается солнечным коллектором, расположенным на кровле и имеющим общую площадь 20 м². Данный солнечный коллектор утилизирует около 40 Гдж теплоты в год. В контуре «солнечный коллектор – теплообменник 2» циркулирует первичный незамерзающий теплоноситель, перемещаемый циркуляционным насосом 5. В теплообменнике 2 теплота, уловленная солнечным коллектором, передается от первичного теплоносителя к воде в баке-аккумуляторе 3, который имеет объем 40 м³. Вода в баке-аккумуляторе нагревается до температуры 95 ^ОС и используется в дальнейшем для отопления дома. Для этого в баке-аккумуляторе установлен теплообменник 4 системы отопления, в котором нагревается вода, подаваемая циркуляционным насосом 5 к отопительным приборам 6. Обратная вода от отопительных приборов возвращается в теплообменник. При длительном отсутствии солнечной радиации нагрев воды в баке-аккумуляторе осуществляется в водонагревателе 7. Для этого в водонагревателе установлен теплообменник 10 конденсатора теплового насоса 11. Теплота для нагрева воды в водонагревателе отбирается испарителем теплового насоса из бака «серых» сточных вод 13 и грунтового теплообменника 14, расположенного на участке и под полом подвала дома. Грунтовый теплообменник выполнен из пластиковых труб и имеет общую длину 120 м.

Вода для горячего водоснабжения предварительно нагревается в теплообменнике 15, установленном в баке «серых» сточных вод, а затем догревается до температуры 60 ^ОС в теплообменнике 9, расположенном в емкостном водонагревателе 7.

Приточный вентиляционный воздух в теплый период года забирается из атмосферы через воздухозаборное отверстие 18, направляется по каналам, расположенным в подвале дома, и охлажденный подается в помещения. В холодный период года приточный воздух забирается из атмосферы через воздухозаборное отверстие 19, проходит через теплообменник 20, где отбирает теплоту от удаляемого воздуха и вентилятором 22 подается в помещения. Вытяжной воздух, после охлаждения в теплообменнике 20, вентилятором 23 выбрасывается в атмосферу. Реализованные в этом доме энергосберегающие технологии позволили использовать для целей энергоснабжения только электрическую энергию, расход которой составляет около 3000 кВт·ч в год или в среднем 250 кВт·ч в месяц, включая энергопотребление сушилки посуды, холодильника, морозильника, электроплиты, освещения, стиральной машины, телевизора и другой электронной техники. Это примерно в шесть раз меньше энергопотребления обычных домов.