Извлечение энергии из тепла воздуха внутри метрополитена при помощи тепловых насосов

7. Zhou Y. and Zhou G. Numerical simulation of coupled heat-fluid transport in freezing soils using finite volume method. // Heat Mass Trans., 46, 989-998, 2010.

8. Попов В. И. Математическое моделирование процесса инфильтрации высокоминерализованного раствора в мерзлый массив. // Материалы XXI Совещания по подземным водам Сибири и Дальнего Востока «Фундаментальные и прикладные проблемы гидрогеологии». Якутск: 2015. - С. 144-146.

9. Хямяляйнен В. А., Понасенко Л. П., Бурков Ю. В., Франкевич Г. С., Жеребцов В. А. Тампонаж обрушенных пород. Кемеров: Кузбас. гос. техн. ун-т, 2000. 107 с.

10. Вахромеев И. И. Теоретические основы тампонажа горных пород. М.: Недра, 1968. 291 с.

11. Каймонов М. В., Хохолов Ю. А. Математическое моделирование температурно-влажностного режима блока отбитой руды рудников Севера. // Наука и образование, 2010. № 1. С. 27-32.

12. Каймонов М. В., Хохолов Ю. А., Курилко А. С. Исследование влияния температуры и влагосодержания воздуха на процессы конденсации влаги и смерзания отбитой руды в очистных блоках рудников // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2010. № 10. С. 314-324.

13. Хохолов Ю. А., Курилко А. С., Каймонов М. В., Шубин Г. В. Моделирование термического состояния предохранительной подушки на руднике «Удачный» // Геомеханические и геотехнологические проблемы эффективного освоения месторождений твердых полезных ископаемых северных и северо-восточных регионов России: труды Всерос. науч.-практ. конф., посвященной памяти чл.-кор. РАН Новопашина М. Д. Якутск: Издательство Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН, 2011. С. 273-277.

Извлечение энергии из тепла воздуха внутри метрополитена при помощи

тепловых насосов Колечкина А. Ю.

Колечкина Анастасия Юрьевна /Ко1всН1апа Апа$1а$1уа Уитувупа — магистр, кафедра строительного производства и геотехники, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь

Аннотация: в статье рассмотрена возможность применения теплового насоса для обогрева помещений метрополитена. Рассмотрен принцип действия такой системы. Приведены примеры первых внедрений на станциях города Минск.

Ключевые слова: метрополитен, альтернативные источники, тепловой насос, энергоэффективное отопление, антифриз.

Тепловой насос (далее ТН) представляет собой устройство, для передачи тепла от холодного источника к более теплому потребителю (помещение) [1].

Тенденция к применению ТН для отопления метрополитенов объясняется имеющимися там переизбытками тепла, которые можно использовать в качестве источника низкопотенциальной энергии. Данное тепло образуется за счет дыхания людей и движения поездов по тоннелю. Экономически выгодно использовать данное тепло для обогрева стационарных помещений метрополитена [2].

Принцип действия данной системы (рисунок 1) заключается в том, что вода, нагретая воздухом метрополитена, из лотка 15 попадает в емкость 4 (температура воды 18-20°С), откуда она поступает в ТН1. Рабочее тело, проходя через змеевик 20, конденсируется (температура воды 50-60°С). Образовавшееся тепло попадает в змеевики 21 и 22. Змеевики 20, 21 и 22 находятся в теплообменнике 2. Змеевик 21 соединен с радиаторами 3, через них при помощи насоса 7 прокачивают горячую воду. За счет работы насосов 6 и 7 задается необходимая для отопления температура. В случае если обогрев помещения не требуется, то насос 7 отключают, и все тепло поступает в змеевик 22. Данный змеевик входит в отдел перекачки воды. Образовавшуюся в этом змеевике горячую воду сбрасывают в емкость 5. При необходимости повысить температуру помещения переключают вентиль 12, и в ТН из емкости 5 поступает резервная вода (температура воды около 50°С). Лишняя вода сбрасывается в водосток города [3].

5

Рис. 1. Схема отопления метрополитена при помощи ТН: 1 — ТН; 2 - теплообменник; 3 — нагревательные батареи; 4 — регенеративная емкость; 5 — аккумулирующая емкость; 6 и 7 — водяные насосы; 8-14 — вентили; 15 — лоток для накопления воды; 16-19

— трубопроводы; 20-22 — змеевики

Использование ТН в качестве источника отопления начали внедрять в Минском метрополитене. С 2011 года произведены работы по устройству пяти теплонасосных установок на станциях «Михалово», «Грушевская» и «Петровщина» [4]. До проведения данных преобразований станции отапливались при помощи электронагревателей. Показатели работы электронагревателей приведены в таблице 1.

Таблица 1. Показатели, полученные при работе электронагревателей и ТН

Показатель Значения для электронагревателей Значения для ТН

Количество электрической энергии на отопление 1 объекта 110 МВт*ч 14 МВт*ч

Цена 1 кВт электрической энергии на 01.12.2013 г 0,43 $ 0,086 $

Стоимость на отопление 1 объекта 47 300 $ 1204 $

Стоимость на отопление 5 объектов 236 500 $ 6020 $

При анализе таблицы 1 видно, что более эффективным является отопление при помощи ТН.

Литература

1. Суслов А. А. Теплоснабжение воздушными тепловыми насосами // Журнал «Сантехника, отопление, кондиционирование» № 4. М.: 2011.

2. Захаров А. В., Пономарев А. Б., Мащенко А. В. Энергоэффективные конструкции в подземном строительстве: учеб. пособие для вузов. Пермь: 2012.

3. Патент № ЯИ 2191440. Способ и система использования сбросного тепла метрополитена.

4. Васильев Г. П. Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии. М: 2001.