Bivalent carbon dioxide heat pump for heatingof multi-story buildings. Part II

Abstract

The use of heat pumps is one of the components of the energy transition.The article consid-ers a scheme of a combined heat and power plant with a centralizedheat supply system, in which the thermal regime of a number of buildings is ensured byinstalling heat pumps in them that receive low-potential heat from the return network water and from the outside air.The aimof the work is to create a scheme ofa bivalent heat pump (BHP) that uses both the heat of the return network water and the heat of the outside air as sources of low-potential heat (LPH) in the normal operating mode and in an emergency mode, when there is a refusal to supply return network water.The set objective is achieved by solving the following problems: constructing BHP thermodynamic cycles and analyzing them, ana-lyzing the operation of the scheme under random disturbances, developing an ACS of the heat pump.The most important resultsof the work are: a scheme of a heat pump that can function at variable pressures of the evaporator and gas cooler, the introduction of a pre-gas cooler into the BTN circuit, installed before the "coolant-water" gas cooler stage, the control system of which ensures the required temperature of the network water heated by the heat pump of the building.The significance of the ob-tained results consists in the creation of a BTN circuit, which allows ensuring both qualitative and qualitative-quantitative laws of regulation of the thermal mode of the building in emergency modes caused by the absence of heat supply from the return network water.

Utilizarea pompelor de căldură este una dintre componentele tranziției energetice, considerată una dintre direcțiile dezvoltării energiei.Se are în vedere sistemul centralizat de alimentare cu căldură bazat pe o centrală combinată de căldură și electricitate, în care regimul termic al unui număr de clădiri este asigurat prin instalarea în acestea a unor pompe de căldură bivalente, care primesc căldură cu potențial scăzut din apa din rețeaua de retur și din aerul exterior.Obiectivul lucrării este de a creao diagramă a unei pompe de căldură bivalente (PCB) utilizând atât căldura apei din rețeaua de retur, cât și căldura aerului exterior ca surse de căldură cu potențial scăzut (PCB) în modul normal de funcționare și în modul de urgență, atunci când apare o defecțiune sub forma deconectării alimentării cu apă din rețeaua de retur.Obiectivul stabilit este atins prin rezolvarea următoarelor probleme: construirea ciclurilor termodinamice ale PBC și analiza acestora, crearea unei diagrame PBC pentru perturbațiilepompei de căldură sub forma deconectării unui număr de apartamente încălzite de la recepția căldurii, dezvoltarea elementelor SCA ale PBC, concepute pentru a compensa defecțiunile și perturbațiile specificate.Cel mai semnificativ rezultat este introducerea unui răcitor de pre-gaz instalat înainte de prima etapă a răcitorului de gaz în circuitul BTN, precum și a sistemului de control care asigură temperatura necesară a apei din rețeaua clădirii încălzite.Se propune o schemă electrică a circuitului intermediar dintre răcitorul de gaz din prima etapă și sistemul de încălzire al clădirii.Se arată că un schimbător de căldură cu manta și tuburi poate fi utilizat ca schimbător de căldură cu o suprafață de schimb de căldură variabilă.

Применение тепловых насосов являетсяодной из составляющих энергетического перехода, который рассматривается,какодно из направлений развития энергетики. Рассмотрена централизованнаясистематеплоснабженияна базе ТЭЦ, в которой происходит обеспечение теплового режима ряда зданий за счет установкив них бивалентных тепловыхнасосов, получающих низкопотенциальную теплоту от обратной сетевой воды и от наружного воздуха. Целью работы является создание схемыбивалентного теплового насоса(БТН), использующегов качестве источников низкопотенциальной теплоты (НПТ)как теплоту обратной сетевой воды, так и теплоту наружного воздухав режиме нормальной работы и аварийномрежиме, когда происходит отказв виде отключенияподачиобратной сетевойводы. Поставленная цель достигнута путем решения следующих задач: построение термодинамическихциклов БТН и их анализа, создание схемы БТНпри возмущенияхна тепловой насос в виде отключения ряда отапливаемых квартир от получения теплоты, разработки элементовСАУ ТН, предназначенных для компенсации указанных отказов и возмущений.Наиболеесущественным результатом является введение в схему БТН предгазоохладителя, установленного перед первой ступенью газоохладителя, а такжесистема управления которым обеспечивает требуемую температуру сетевой воды отапливаемого здания. Предложена схема промежуточного контура между газоохладителем первой ступении системой отопления здания. Показано, что в качестве теплообменника с переменной площадью поверхности теплообмена можетбыть применен кожухозмеевиковый теплообменник.Система управления предгазоохладителем должнасодержать функциональный преобразователь параметров рабочего тела в энтальпию.Значимость полученных результатов состоит в создании схемы БТН, которая позволяет обеспечить как качественный,так и качественно-количественный законы регулирования теплового режима здания в аварийныхрежимах, вызванных отсутствиемподачи теплоты от обратной сетевой воды.