.

3. ГРЭС
ТЭЦ
Парокомпрессионный ТН
Qт = 1,0
N = 0,35
Qп = 0,65
Qн.п. = 0,85 - 1,75
Qп.т. = 1,2 - 2,1
Парокомпрессионный ТНДВС
Qт = 1,0
Qп = 0,65
Qп.т. = 1,7 - 2,6
Qв = 0,5
N = 0,35
А
Б
Абсорбционный ТН
Qп.т. = 1,2 - 1,7
Qн.п. = 0,85 – 1,75
Qн.п. = 0,2 – 0,7
Qт = 1,0В
Энергетическая диаграмма получения тепла
с помощью тепловых насосов

4. Tконд
50°С
Tконд
55°С
Tконд
60°С
Tконд
65°С
Tконд
70°С
Tконд
75°С
Tконд
80°С
Tконд
85°С
Tконд
90°С
Термодинамические параметры и
расчетные показатели с НДС
tкип
0°С
tкип
0°С
tкип
0°С
tкип
0°С
tкип
0°С
tкип
0°С
tкип
0°С
tкип
0°С
tкип
0°С
Максимальная удельная выработка
тепловой энергии, выработанной в
ТОТН и полезно используемая
потребителем
qтп. = qmах.- q реген, кДж/кг
qт.п.уд=181,204
Neуд=33,8942
qт.п.уд=184,231
Neуд=36,9205
qт.п.уд=187,319
Neуд=40,0083
qт.п.уд=190,531
Neуд=43,2212
qт.п.уд=193,962
Neуд=46,6520
qт.п.уд=197,439
Neуд=50,1292
qт.п.уд=201,036
Neуд=53,7242
qт.п.уд=205,299
Neуд=57,9887
qт.п.уд=210,294
Neуд=62,9813
Коэффициент преобразования, ф 5,346 4,99 4,682 4,408 4,158 3,939 3,742 3,540 3,339
Стоимость тепла ТОТН, Стотн,
руб/Гкал,
488,9 522,1 554,9 588,0 621,9 655,2 688,5 726,4 768,7
Горячее
водоснабжение.
Максимальное
полезное
использование тепла
традиционного
одноступенчатого
теплового насоса
(ТОТН)
Срок окупаемости, n, лет 2,48 2,80 3,21 3,76 4,57 5,80 7,93 13,63 68,82
Минимальная полезная удельная
тепловая энергия (без тепла ЖРТ),
переданная потребителю с
использованием тепла ЖРТ только
на регенерацию
qтпmin = qmax-qжрт+qреген,
кДж/кг;
qт.п.уд=147,974
Neуд=33,8942
qт.п.уд=144,801
Neуд=36,9205
qт.п.уд=144,669
Neуд=40,0083
qт.п.уд=144,741
Neуд=43,2212
qт.п.уд=143,932
Neуд=46,652
qт.п.уд=140,909
Neуд=50,1292
qт.п.уд=140,086
Neуд=53,7242
qт.п.уд=139,503
Neуд=57,9887
qт.п.уд=137,861
Neуд=62,9813
Коэффициент преобразования, ф 4,366 3,922 3,616 3,349 3,085 2,811 2,608 2,406 2,189
Стоимость тепла ТОТН, Стотн,
руб/Гкал
593,4 657,9 711,6 766,5 830,1 908,8 977,7
1057,
8
1160,
4
Полезное
использование тепла
ТОТН только на
отопление, без ГВС
Срок окупаемости, n, лет 5,71 8,74 17,1 84,8 === === === === ===
Показатели работы традиционного одиночного теплового насоса (ТОТН) при различных температурах конденсации
рабочего тела вплоть до tконд=+ 90°С в зависимости от доли полезно используемого тепла, выработанного в ТН.
В расчетах использовались экономические показатели (стоимость ТН теплопроизводительностью 1 Гкал/час – 6,3 млн.руб;
стоимость электроэнергии – 2,1402 руб/кВт*ч с НДС и стоимость альтернативного традиционного тепла от газовой котельной –
779,15 руб/Гкал с НДС), существовавшие в г. Новосибирске на 1.03.09.

5. Температура, °С +8 +7 +6 +5 +4 +3 +2 +1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 -14 -15
Прямой сетевой
воды
Т1 50 51 51 52 52 52 52 53 53 54 54 55 57 58 59 61 62 63 64 65 66 67 68 69
Обратной сетевой
воды
Т2 37 38 39 40 40 40 41 41 41 42 43 43 44 45 46 47 47 48 49 50 51 52 53 54
Температура, °С -16 -17 -18 -19 -20 -21 -22 -23 -24 -25 -26 -27 -28 -29 -30 -31 -32 -33 -34 -35 -36 -37 -38 -39
Прямой сетевой
воды
Т1 69 70 71 72 73 74 75 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 92 93 94
Обратной сетевой
воды
Т2 55 56 57 57 58 59 60 61 61 62 63 63 64 65 65 66 67 68 68 69 69 70 71 72
Зависимость температур прямой и обратной сетевой воды в теплонасосном отоплении от
температуры наружного воздуха.

6. Потребитель
Компрессор
Конденсатор
Регенератор
Испаритель
Дроссель
Вода НПИ
Схема традиционного теплового насосаTS – диаграмма реального
отопительного цикла
Q полезн.
T
Q нпи.
Ne
Q регенер.
Q перегр.
Q ж.ф.
T конд.=100°С
X1= 27,1%
8
2
1
S
31
32
41
42
51
52
X2= 49,8%
61
62
72
71
T конд.=60°С
e
нп
e
потртепло
N
QX
N
Q 

)1(
1
_

T кип=0°С

7. 11,4
13,5
15,7 17
61,5
54,6
47,5
43,8
27,2
31,9
36,8
39,3
72,9
68,1
63,2
60,8
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Q перегретых паров Q конденсации Q жидкого рабочего тела Q полезного теплонасосного
тепла, переданного
потребителю
Доли вырабатываемого в ТОТН теплонасосного тепла для систем отопления при различных
температурах конденсации в %
Т конд = 60°С; Т кип = 0°С Т конд = 70°С; Т кип = 0°С
Т конд = 80°С; Т кип = 0°С Т конд = 85°С; Т кип = 0°С
ф=3,3
ф=2,7
ф=2,5
ф=2,15

8. Калининград
Санкт-Петербург
Сочи
Волгоград
Краснодар
Астрахань
Махачкала
Ставрополь
Ростов-на-Дону
Псков
Петропавловск-
Камчатский
Магадан
Владивосток
Хабаровск
Находка
Южно-
Сахалинск
Комсомольск-
на-Амуре
Ткипения = 0°C
Ткипения = +10°C
Зоны возможного использования автономных и бивалентных теплонасосных
систем для отопления в России

9. 2
1’
1
4
3
3’
Т
S
Круговой цикл Лоренца 4-3’-2-1’-4
и круговой цикл Карно 4-3-2-1-4
Треугольный цикл Лоренца 4-1’-2-4

10. Q полн.
Система горячего
водоснабжения (ГВС)
T
Q нпи.
Q перегр.паров
Q ж.р.т.
Q конд.р.т.
7 1
S
3
2
9
45
8
6
tконд = +75°С
tкип = 0°С
T
Q полн.
Система отопления
Q нпи.
Q перегр.паров
Q ж.р.т.
Q конд.р.т.
7 1
S
3
2
9
45
8
10
tконд = +75°С
tкип = 0°С
6
X
TS-диаграммы парокомпрессионного обратного теплонасосного цикла в системах отопления и ГВС.
Линия 7-9 –изменение температуры питьевой
воды, нагреваемой для ГВС
Линия 6-4 –температура конденсации рабочего
тела, соответствующая линии 7-9 в каждой
точке цикла
Линия 8-9 –линия нагреваемой сетевой воды
для отопления
Линия 6-4 –температура конденсации рабочего
тела, соответствующая изменению
температуры нагреваемой сетевой воды 8 - 9

11. НТ 300
Конд 1
НТ 300
Исп 1
Компр 1
10°С
10°С
Кип.0°С
Конд.35°С
НТ 300
Конд 2
НТ 300
Исп 2
Компр 2
10°С
Кип.0°С
Конд.55°С
НТ 300
Конд 3
НТ 300
Исп 3
Компр 3
10°С
Кип.0°С
Конд.75°С
30°С 50,3°С 71°С
К потребителю
Вода НПИ 4°С сброс
Вода НПИ 10°С
30°С 50,3°С
10°С 10°С 10°С
4°С 4°С 4°С
Парокомпрессионный теплонасосный цикл с трехступенчатой конденсацией и одноступенчатым кипением
(приближение к циклу Лоренца)

12. Температура кипения раб.тела
tкип=0°С
Термодинамические параметры и расчетные показатели с НДС tкон
60°С
tкон
65°С
tкон
70°С
tкон
75°С
tкон
80°С
tкон
85°С
tкон
90°С
ф 4,682 4,408 4,158 3,939 3,742 3,540 3,339
Смтн,
руб/Гкал
554,9 588,0 621,9 655,2 688,5 726,4 768,7
n, лет 3,21 3,76 4,57 5,80 7,93 13,63 68,82
Капитальные затраты на одиночный
тепловой насос НТ-1000.
Qтп≈1,0…1,1 Гкал/ч
К=6,3 млн.руб/Гкал.
Стоимость эл.энергии Сэл. = 2,1402 руб/кВт*ч
Стоимость традиционного тепла
Степ.кот. = 779,15 руб/Гкал
Данные на 1.03.09.
Традиционный одиночный
тепловой насос
НТ-1000 (ТОТН)
Qтп = 1,0…1,1 Гкал/ч.
Рабочее тело – хладон R12
Температура холодной
воды = +5°С
Компрессор - винтовой
Qтп,
Гкал/ч
1,105 1,100 1,110 1,110 1,110 1,100 1,100
ф 7,082 6,786 6,422 6,129 5,918 5,637 5,493
Смтн,
руб/Гкал
375,3 390,1 410,9 429,4 443,9 464,9 476,4
n, лет 2,49 2,59 2,73 2,88 3,00 3,20 3,33Вариант 1
(меньшие капитальные
затраты)
Qтп,
Гкал/ч
1,028 1,022 1,014 1,005 0,993 0,980 0,967
ф 8,286 7,812 7,398 7,047 6,855 6,679 6,406
Смтн,
руб/Гкал
323,7 341,9 359,7 376,5 386,4 396,0 411,9
n, лет 2,84 2,96 3,09 3,22 3,30 3,38 3,52
Приближение к циклу Лоренца
Вариант 2
(большие капитальные
затраты)
Qтп,
Гкал/ч
1,031 1,025 1,019 1,012 1,005 0,996 0,986
Сравнительные результаты работы ТОТН и МТН в системе ГВС.

13. Исходные параметры и расчетные показатели
Тип теплонасосного цикла
Температуракипения
рабочеготела,°С
Температураконденсации
рабочеготела,°С
Температуранагретой
водыдляГВС,°С
Единичная
теплопроизводительность,
Гкал/ч
Удельныйрасход
электроэнергиинапривод
ТН,кВт*ч/Гкал
Себестоимость
теплонасосноготепла,
руб/Гкал
Коэффициент
преобразования,φ
Срококупаемости,лет
Традиционный парокомпрессионный
одноступенчатый теплонасосный цикл.
Компрессор винтовой
НТ-3000 1шт 0 75 70,0 2,0143 295,3 655,3 3,9386 5,8
НТ-300 №1 0 17,0 12,0 0,3492 94,95 226,5 12,248
НТ-300 №2 0 29,0 24,0 0,3520 140,43 323,8 8,2817
НТ-300 №3 0 41,0 36,0 0,3458 174,48 396,7 6,6656
НТ-300 №4 0 53,0 48,0 0,3343 205,04 462,1 5,6721
НТ-300 №5 0 64,0 59,0 0,3265 242,7 542,8 4,7916
Парокомпрессионный теплонасосный цикл с
шестиступенчатым МТН
(приближение к «треугольному» циклу
Лоренца).
Компрессоры поршневые.
НТ-300 №6 0 75,0 70,0 0,3160 281,5 625,7 4,132
Кмтн/Ктрадиц=1,89
nмтн=3,23года
Суммарные и средние показатели шестиступенчатого УТН
0238,2
6
1
тп Q Гкал/ч Ne удельн.средн. МТН = 165,03 кВт*ч/Гкал
фсредн.утн = 7.047 Степло средн. МТН = 376,5руб/Гкал
Степло от котельной газ. = 779,15 руб/Гкал. Данные на 1.03.2009г.
Сравнительный анализ эффективности традиционного одиночного НТ-3000 с шестиступенчатым
МТН равной теплопроизводительности при работе в системе ГВС.

14. Компрессор
Конденсатор
Регенератор
Испаритель
Дроссель
Вода НПИ
Схема универсального теплового насоса
ТО1
1 1
1
2
2
34
4
4
4
РГ
ТО
Традиц. радиат.
отопления
Теплый воздух
Помещ.1
6
6
6
На ГВС
5
Охлажд. воздух
на сброс
Наружный
воздух
5
5
РГ
Помещ.2
6 5
РГ
Помещ.N
6 5
Холодная вода на
ГВС ТО – Воздушный теплообменник
ТО1 – Водо-фреоновый теплообменник

15. 3
4
5
6
7
8
9
60 65 70 75 80 85 90
1-ступенчатый ТН
3-х ступенчатый ТН
6-ступенчатый ТН
Изменение коэффициентов преобразования в тепловых насосах разных
конструкций при использовании в системе ГВС
Тконд-Ткип
(при Ткип = 0°С)
φ

16. 300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
60 65 70 75 80 85 90
1-ступенчатый ТН
3-х ступенчатый ТН
6-ступенчатый ТН
Котельная
Тконд-Ткип
(при Ткип = 0°С)
Степла ГВС,
руб/Гкал
Изменение стоимости теплонасосного тепла в различных конструкциях теплового
насоса, работающего в системе ГВС

17. 140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
60 65 70 75 80 85 90
1-ступенчатый ТН
3-х ступенчатый ТН
6-ступенчатый ТН
Ne уд,
кВт*ч/Гкал
Тконд-Ткип
(при Ткип = 0°С)
Изменение удельного расхода электроэнергии на выработку одной Гкал тепла в
тепловых насосах разных конструкций