Утилизация низкопотенциальной теплоты городских сточных вод с применением тепловых насосов – ключевой элемент ресурсосбережения
Аннотация. В работе исследованы научно-технические и экологические аспекты применения парокомпрессионных тепловых насосов для рекуперации низкопотенциальной тепловой энергии сточных вод на объектах городского коммунального хозяйства. Проанализирован температурно-расходный режим стоков магистрального коллектора в течение годового климатического цикла. Разработана схема трансформации тепла для нужд горячего водоснабжения жилого микрорайона с учетом экологических ограничений на сброс стоков. Расчетным путем установлены сезонные коэффициенты преобразования энергии, объемы замещения ископаемого топлива и предотвращенный экологический ущерб от выбросов углекислого газа.
Ключевые слова: тепловые насосы, сточные воды, вторичные энергоресурсы, ресурсосбережение, теплоснабжение, урбоэкосистемы, декарбонизация.
Содержание не найдено
Библиографический список
1. Васильев Г. П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев земли. – М.: Издательский дом «Граница», 2006. – 176 с.
2. Кулаков А. А., Кулаков П. А. Использование тепловых насосов на сточных водах канализационных очистных сооружений // Водоснабжение и санитарная техника. – 2018. – № 10. – С. 52–58.
3. Хрусталев Б. М., Полещук В. В. Использование потенциала сточных вод для теплонасосных систем теплоснабжения // Энергетика. Известия вузов и энергетических объединений СНГ. – 2016. – Т. 59, № 4. – С. 367–378.
4. Жмур Н. С. Технологические и биоценотические процессы очистки сточных вод с использованием активного ила. – М.: АКВАРОС, 2003. – 400 с.
5. Федоров М. П., Окороков В. Р., Окороков Р. В. Технологические инновации – основа энергоэффективного и экологически устойчивого развития // Акаде
В основу моделирования положены данные режимных замеров на главном самотечном железобетонном коллекторе диаметром 1200 мм с расчетным расходом сточной жидкости 1850 м³/ч. Ввиду агрессивности среды и наличия взвешенных механических примесей принята двухконтурная схема теплосъема. Первичный контур включает самоочищающийся теплообменный аппарат с механическим скребковым механизмом, циркулирующий антифриз передает теплоту испарителю парокомпрессионного теплового насоса, работающего на озонобезопасном хладагенте R134a [3]. Критическим экологическим ограничением являлась температура стока после теплообменника: она не должна опускаться ниже +9...+10 °C во избежание угнетения нитрифицирующих микроорганизмов активного ила на городских биологических очистных сооружениях [4].
Полезная тепловая мощность, передаваемая в систему горячего водоснабжения (Qгвс, кВт), определялась суммированием утилизированной теплоты стока и электр