ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕПЛОНАСОСНЫХ УСТАНОВОК В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР ВОЗДУХА

Актуальность. Использование низкопотенциальной энергии водоемов с помощью теплонасосных установок в условиях низких температур окружающей среды – воздуха (период времени «осень–зима–весна»), характерных для большей части территории России, связано с возможным обмерзанием трубок испарителя теплонасосных установок, что приводит к изменению режима его работы. Анализ основных закономерностей процессов работы теплообменного оборудования, а также оценка энергоэффективности теплонасосных установок в условиях образования слоя льда на рабочих поверхностях испарителя до настоящего времени не проводились. Цель: экспериментальное изучение основных закономерностей процессов образования льда на рабочих поверхностях трубок испарителя теплонасосных установок, погруженных в воду с температурой, соответствующей условиям осеннего, зимнего и весеннего периодов года для большинства природных водоемов, расположенных в РФ, а также анализ основных характеристик работы ТНУ в таких условиях. Объект: парокомпрессионный тепловой насос, работающий в условиях образования слоя льда на рабочих поверхностях трубок испарителя, помещённых в резервуар с водой, температура которой ниже 280 К. Методы. Значения температур в характерных точках поверхности трубки теплообменника-испарителя и воды, находящейся в этой области, измерялись 15 хромель-алюмелевыми термопреобразователями (ХА термопары), подключенными через АЦП к компьютеру, и регистрировались в реальном времени. На основании полученных данных проводился расчет коэффициента преобразования теплонасосной установки по известной методике. Результаты. Выделен эффект образования льда, толщиной до 10 мм, на поверхности трубок испарителя при температурах воды ниже 280 К и времени работы установки до 8000 сек. Установлено, что этот слой существенно снижает интенсивность передачи теплоты в зону испарения хладагента. Эффективность работы теплонасосной установки при этом снижается до минимума. По результатам выполненных экспериментов сделан вывод о возможности работы теплонасосных установок при частичном покрытии трубки испарителя льдом. Сформулирована гипотеза о механизме процессов теплопереноса и фазовых превращений, протекающих вблизи трубок теплоносителя теплонасосной установки, при температурах воды менее 286 К. Результаты выполненных исследований являются базой для обоснования условий эффективного применения теплонасосных установок в регионах с низкими температурами воздуха в период осени, зимы и весны.