Учебное пособие Санкт-Петербург

Двухтрубная поэтажная система отопления с коллекторами на 
каждом этаже [10]: 
На главном стояке (или нескольких стояках, если нагревательных 
приборов много) на каждом этаже располагаются коллекторы - подающий 
и обратный. От коллекторов подающие и обратные трубопроводы 
подводятся к каждому радиатору на этаже. 
Такая система применяется при использовании металлопластиковых 
труб. Она имеет все преимущества двухтрубных горизонтальных систем 
отопления. Ее недостаток - большая протяженность подводящих 
трубопроводов. Но он компенсируется тем, что сокращается количество 
соединений труб. Коллекторная схема, кроме того, позволяет легко увязать 
отдельные отопительные приборы по давлению. Сегодня такая система 
приобретает все большую популярность в индивидуальном строительстве.
 
Рис. 6.4 Двухтрубная поэтажная коллекторная система отопления 

---

225 
6.3.3 
Использование тепловых насосов в системах отопления 
Продолжающееся сокращение ресурсов жидкого и газообразного 
топлива
вызвало необходимость не только интенсифицировать 
исследования по во влечению в топливно-энергетический баланс 
"нетрадиционных" источников тепла, но и заставило вернуться к 
рассмотрению 
достаточно 
хорошо 
в 
свое 
время 
изученных 
технологических возможностей и способов теплоснабжения, например, от 
теплонасосных установок. 
Быстрый прогресс в области теплоэнергетического и холодильного 
машиностроения привел в настоящее время к тому, что теплоснабжение 
при помощи тепловых насосов представляет собой рациональный метод 
электрификации, который может привести к значительной экономии 
топлива.
В 
нашей 
стране 
теплоснабжение 
ориентировалось 
на 
централизованную систему отопления, которая имеет свои преимущества 
и недостатки. Однако теплоснабжение в условиях России с ее 
продолжительными и суровыми зимами требует весьма больших затрат 
топлива, 
которые 
превосходят 
почти 
в 2 
раза 
затраты 
на 
электроснабжение.
Основными недостатками традиционных источников теплоснабжения 
являются низкая энергетическая, экономическая и экологическая 
эффективность. 
Нельзя 
не 
учитывать 
и 
такой 
серьезный 
термодинамический недостаток, как низкий эксергетический КПД 
использования химической энергии топлива для систем теплоснабжения, 
который в системах отопления составляет 6-10%. Чрезвычайно велики 
затраты на тепловые сети, которые являются, вероятно, самым 
ненадежным элементом в системах централизованного теплоснабжения 
(строительство и поддержание тепловых сетей в рабочем состоянии 
требует затрат, соизмеримых со стоимостью ТЭЦ или районных 
котельных).
Тепловые насосы в силу того, что они избавлены от большинства 
перечисленных недостатков централизованного теплоснабжения, нашли 
широкое применение за рубежом. Теплонасосные установки широко 
распространенны во многих развитых странах мира, поскольку позволяют 
экономить дорогостоящее топливо и снижать вредное воздействие 
объектов энергетики на окружающую среду. Они выпускаются и широко 
используются в США, Японии, Германии, Франции, Швеции и других 
странах. Зарубежный опыт наглядно убеждает в том, что применение 
теплонасосных 
установок 
является 
экономически 
оправданным, 
перспективным направлением в теплоснабжении. Возникает вопрос – 
каковы перспективы использования тепловых насосов в системах 
отопления и горячего водоснабжения России, почему столь экономичный 

---

226 
агрегат не нашел широкого применения в нашей стране? Каковы причины 
этого парадокса и как постараться исправить сложившуюся ситуацию? 
В настоящее время создано и эксплуатируется большое число 
тепловых насосных установок, отличающихся по тепловым схемам, 
рабочим телам и по используемому оборудованию. По обозначению 
различных классов установок в известных нам литературных источниках 
нет единого установившегося мнения, встречаются различные обозначения 
и термины.
В связи с этим важное значение приобретает классификация 
установок, позволяющая проводить рассмотрение их характеристик в 
соответствии с той или иной группой. Все типы тепловых насосных 
установок можно классифицировать по ряду сходных признаков. Каждый 
из них отражает только одну характерную особенность установки, поэтому 
в определении теплонасосной установки может быть два и более признака.
Классификацию теплонасосных установок следует осуществлять 
прежде всего по циклам их работы. Можно выделить несколько основных 
типов тепловых насосов [2]:

газовые тепловые насосы; 

струйные тепловые насосы; 

сорбционные тепловые насосы (абсорбционные и резорбционные); 

термоэлектрические тепловые насосы; 

компрессионные тепловые насосы.
Все тепловые насосы по принципу взаимодействия рабочих тел 
можно объединить в две основные группы: 

открытого цикла, в которых рабочее тело забирается и отдается во 
внешнюю среду; 

замкнутого цикла, в которых рабочее тело движется по замкнутому 
контуру, взаимодействуя с источником и потребителем теплоты лишь 
посредством теплообмена в аппаратах поверхностного типа. 
Наиболее широкое распространение получили компрессионные 
тепловые насосы. Кратко остановимся на принципе их работы. 
Теплонасосные 
установки 
(ТНУ) 
используют 
естественную 
возобновляемую низкопотенциальную тепловую энергию окружающей 
среды (воды, воздуха, грунта) и повышают потенциал основного 
теплоносителя до более высокого уровня, затрачивая при этом в несколько 
раз меньше первичной энергии или органического топлива. Теплонасосные 
установки работают по термодинамическому циклу Карно, в котором 
рабочей жидкостью служат низкотемпературные жидкости (аммиак, фреон 
и др.).
Перенос теплоты от источника низкого потенциала на более высокий 
температурный уровень осуществляется подводом механической энергии в 

---

227 
компрессоре (парокомпрессионные ТНУ) или дополнительным подводом 
теплоты (в абсорбционных ТНУ).
Применение ТНУ в системах теплоснабжения – одно из важнейших 
пересечений техники низких температур с теплоэнергетикой, что приводит 
к энергосбережению невозобновляемых источников энергии и защите 
окружающей среды за счет сокращения выбросов СО
2 
и NO
x
в атмосферу 
[2].
Применение ТНУ весьма перспективно в комбинированных системах 
теплоснабжения в сочетании с другими технологиями использования 
возобновляемых источников энергии (солнечной, ветровой, биоэнергии) и 
позволяет оптимизировать параметры сопрягаемых систем и достигать 
наиболее высоких экономических показателей.
Выберем в качестве рабочего хладагента – R22, имеющего следующие 
параметры: расход хладагента G