автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли

На правах рукописи

Васильев Григорий Петрович

ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ЗЕМЛИ

Специальность 05.23.03 - теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение :

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2006 г.

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ»

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

ХАВАНОВ Павел Александрович

доктор технических наук, член-корреспондент РАН

ШПИЛЬРАЙН Эвальд Эмильевич

доктор технических наук, профессор

ГУЛАБЯНЦ Лорен Арамович

Ведущая организация

открытое акционерное общество «ЦНИИПромзданий»

Защита диссертации состоится «-/У» ГЛ^А. ^2006 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212Л38Л(7пр7гОУ ВПО Московский государственный строительный университет по адресу 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, аудиторияГ~

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московский государственный строительный университет.

Ученый секретарь диссертационного совета

Орлов В. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сопоставление показателей энергетической эффективности экономик России и развитых стран показывает, что удельная энергоемкость нашего валового внутреннего продукта (ВВП) в несколько раз выше. Так, уровень энергопотребления в расчете на единицу сопоставимого ВВП в России примерно в 4 раза выше, чем в США, - стране с высокой энерговооруженностью материального производства, сферы услуг и быта.

Одним из перспективных путей решения проблемы экономии энергии в национальной экономике России является широкое внедрение новых энергоэффективных технологий, использующих нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ), и, в первую очередь, в области теплохладоснабжения зданий и сооружений, представляющей сегодня собой одного из наиболее емких ' потребителей топливно-энергетических ресурсов страны. Преимущества технологий теплохладоснабжения, использующих НВИЭ, в сравнении с их традиционными аналогами связаны не только со значительными сокращениями затрат энергии в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений, но и с их экологической чистотой, а также предоставляемыми новыми возможностями в области повышения степени автономности систем жизнеобеспечения зданий. По всей видимости, в недалеком будущем именно эти качества будут иметь определяющее значение в формировании конкурентной ситуации на рынке теп-лохладогенерирующего оборудования как в нашей стране, так и за рубежом. Рассматриваемая в диссертации технология теплохладоснабжения, базирующаяся на использовании с помощью тепловых насосов низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли, в полной мере обладает описанными преимуществами. Однако, несмотря на бурное развитие геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения (ГТСТ) за рубежом, в России, к сожалению, построены и эксплуатируются лишь единичные здания, оснащенные ТСТ, использующими низкопотенциальное тепло поверхностных слоев Земли. Большая их часть создана по технологии и при личном участии автора.

Такое положение дел с внедрением в практику отечественного строительства ГТСТ зданий и сооружений связано с рядом объективных обстоятельств, таких, как: переход национальной экономики к рыночным отношениям, искаженные тарифная политика и структура цен на энергетические ресурсы, а также господствующая до недавнего времени в России доктрина повсеместной централизации теплоснабжения, доставшаяся в «наследство» от энергорасточительного СССР. Но основным препятствием, сдерживающим внедрение ГТСТ, является фактическое отсутствие математического, программного и нормативного обеспечения проектирования и строительства этих систем в почвенно-климатических условиях России.

Решению этих актуальных проблем — созданию научных основ использования низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли для теплохладоснабжения зданий и сооружений, включающих математическое, про-

граммное и нормативное обеспечение проектирования и строительства ГТСТ, и посвящена диссертация.

Цель и задачи работы. Основной целью диссертации являлось создание научных основ использования низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли для теплохладоснабжения зданий и сооружений.

В процессе исследований были решены следующие научно-технические задачи:

-проанализирован отечественный и зарубежный опыт использования низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли для целей теплоснабжения;

- разработан комплекс математических и компьютерных моделей нестационарного пространственного теплового режима грунтового массива систем сбора гепла поверхностных слоев Земли, в том числе и моделей, учитывающих фазовые переходы поровой влаги в грунте при многолетней эксплуатации ГТСТ;

-созданы экспериментальные объекты- здания, оснащенные ГТСТ и опытными образцами разработанного теплонасосного оборудования, разработаны методики, организован и проведен комплекс натурных экспериментальных исследований по оценке теплового режима экспериментальных зданий и эффективности эксплуатации опытных ГТСТ;

-разработаны новые методы и технологии использования в почвенно-климатических условиях территории России низкопотенциальных геотермальных ресурсов для теплохладоснабжения зданий и сооружений;

- выполнена натурная апробация разработанных конструктивных, технических и технологических решений, а также проведено в натурных условиях эксплуатации экспериментальное подтверждение адекватности разработанных математических и компьютерных моделей реальным физическим процессам, протекающим в период эксплуатации в системах сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли;

- с помощью разработанных математических и компьютерных моделей проведен комплекс численных экспериментов по выявлению рациональной для почвенно-климатических условий территории России конфигурации ГТСТ и изучению влияния теплотехнических параметров грунта и конструктивных особенностей систем теплосбора и ограждающих конструкций зданий на эффективность и устойчивость многолетней эксплуатации геотермальных тепло-насосных систем теплоснабжения.

Научная новизна. Научную новизну диссертационной работы составляют:

- методологический подход к комплексу здание + ГТСТ + кли-мат+окружающая среда как к единой экоэнергетической системе;

- комплекс математических и компьютерных моделей пространственного нестационарного теплового режима систем сбора низкопотенциального тепла грунта поверхностных слоев Земли, включающий новый метод математическо-

го моделирования, а также модели, учитывающие фазовые переходы поровой влаги в грунте при многолетней эксплуатации ГТСТ;

- новые закономерности влияния теплофизических свойств грунта, а также теплотехнических и конструктивных особенностей зданий и систем тепло-сбора на эффективность эксплуатации ГТСТ;

-методика определения эквивалентной теплопроводности грунтового массива, учитывающая изменение агрегатного состояния влаги в поровом пространстве грунта; ';

- первые в России экспериментальные здания, оснащенные. опытными ГТСТ, в том числе малоэтажные здания демонстрационного комплекса «ЭК0-ПАРК «ФИЛИ» (более 10 лет эксплуатации), энергоэффективная сельская школа в деревне Филиппово Любимского района Ярославской области (более 6 лет эксплуатации), геотермальная теплонасосная система горячего водоснабжения экспериментального энергоэффективного 17-этажного жилого дома в Москве, в микрорайоне Никулино-2 (более 5 лет эксплуатации) и геотермальная теплонасосная система тепло-хладоснабжения здания склада таможенного терминала «ИРБИС» (более 2 лет эксплуатации);

- новые научные данные, а также сведения типа «ноу-хау» о натурной эффективности многолетней эксплуатации геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения как малоэтажных, так и многоэтажных зданий, в том числе и в условиях плотной городской застройки;

- новые, в том числе и экспериментальные, закономерности использования низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли в комбинации с теплом атмосферного воздуха, а также со «сбросным» теплом вентиляционных выбросов и канализационных стоков зданий;

-новые технологические схемы рациональной интеграции зданий, оснащенных ТСТ, использующими низкопотенциальное тепло грунта, в существующую систему централизованного теплоснабжения России, в том числе и для районов распространения вечномерзлых грунтов;

- апробированные в натурных условиях эксплуатации новые технологические и технические решения основных элементов геотермальных теплонасосных систем теплохладоснабжения зданий и сооружений;

-экономически целесообразные параметры комплекса зда-

ние+ГТСТ+климат+окружающая среда как единой экоэнергетической системы, включая рациональный уровень теплозащиты ограждающих конструкций зданий, рациональные параметры аккумуляционных теплонасосных систем горячего водоснабжения, а также рациональные требования к экологической составляющей тарифов на энергоресурсы;

-новые экспериментально апробированные научные данные, подтверждающие эффективность и надежность устойчивого многолетнего использования ГТСТ в почвенно-климатических условиях Российской Федерации.

На защиту выносятся:

- теоретическое и экспериментальное обоснование научных основ использования низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли в теплонасосных системах теплохладоснабжения зданий и сооружений;

-методологический подход к комплексу здание+ГТСТ+ кли-мат+окружающая среда как к единой экоэнергетической системе;

-комплекс математических и компьютерных моделей пространственного нестационарного теплового режима систем сбора низкопотенциального тепла грунта поверхностных слоев Земли, включая новый метод математического моделирования, а также модели, учитывающие фазовые переходы поровой влаги в грунте при многолетней эксплуатации ГТСТ;

-новые методы, конструктивные, технологические и технические решения геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения зданий;

-новые теоретические и экспериментальные научные данные и закономерности в области использования низкопотенциального геотермального тепла фунта поверхностных слоев Земли для теплохладоснабжения зданий и сооружений в различных геоклиматических условиях территории России.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- впервые для геоклиматических условий территории России установлены и экспериментально подтверждены в натурных условиях эффективность и надежность многолетнего использования низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли для целей теплохладоснабжения зданий и сооружений;

- разработан и апробирован в натурных условиях на реальных объектах комплекс математических и компьютерных моделей для программного обеспечения проектирования геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения зданий;

- созданы экспериментальные демонстрационные здания, оснащенные геотермальными теплонасосными системами теплоснабжения, на которых в натурных условиях апробированы новые компоновочные, конструктивные, технологические и технические решения основных элементов ГТСТ, накоплен опыт и «ноу-хау» по проектированию и монтажу подобных систем, а также подготовлены и обучены кадры для их эксплуатации;

- в натурных условиях эксплуатации апробированы технологические и технические решения ГТСТ и их основных элементов, включая геотермальные системы горячего водоснабжения жилых 17- этажных блок-секций типовых серий массовой застройки 111.355-МО и П-44Т;

- разработаны «Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии» и зарегистрированная в Роспатенте «База данных по технологическим и техническим решениям геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения (ГТСТ)», в которые вошли основные разработанные технологические и технические решения, а также практические «ноу-хау», апробированные на реальных экспериментальных зданиях. Руководство и База данных

фактически являются первыми документами в стране, обобщающими отечественный технологический опыт применения геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения зданий и сооружений в климатических условиях России.

Личный вклад автора заключается:

- в разработке методологического подхода к комплексу здание + ГТСТ + климат+окружающая среда как к единой экоэнергетической системе;

- в разработке комплекса математических и компьютерных моделей пространственного нестационарного теплового режима систем сбора низкопотенциального тепла грунта поверхностных слоев Земли, включающих новый метод математического моделирования, а также модели, учитывающие фазовые переходы поровой влаги в грунте при многолетней эксплуатации ГТСТ. При этом непосредственно автором получены как математические решения моделей, так и написаны компьютерные программы их реализующие;

- в выявлении новых закономерностей влияния теплофизических свойств грунта, а также теплотехнических и конструктивных особенностей зданий и систем теплосбора на эффективность эксплуатации ГТСТ;

- в разработке методики определения эквивалентной теплопроводности грунтового массива, учитывающей изменение агрегатного состояния влаги в поровом пространстве грунта;

- в разработке концептуальных технических и проектных решений, в постановке научных задач и методик проведения экспериментов и испытаний первых в России экспериментальных зданий, оснащенных опытными ГТСТ;

- в получении новых научных данных о натурной эффективности многолетней эксплуатации геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения как малоэтажных, так и многоэтажных зданий, в том числе и в условиях плотной городской застройки;

- в получении новых, в том числе и экспериментальных, закономерностей использования низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли в комбинации с теплом атмосферного воздуха, а также со «сбросным» теплом вентиляционных выбросов и канализационных стоков зданий;

- в разработке новых технологических схем рациональной интеграции зданий, оснащенных ТСТ, использующими низкопотенциальное тепло грунта, в существующую систему централизованного теплоснабжения России, в том числе и для районов распространения вечномерзлых грунтов;

- в апробации в натурных условиях эксплуатации новых технологических и технических решений основных элементов геотермальных теплонасосных систем теплохладоснабжения зданий и сооружений;

- в определении экономически целесообразных параметров комплекса здание+ГТСТ+ кл имат+ окружающая среда как единой экоэнергетической системы, включая рациональный уровень теплозащиты ограждающих конструкций зданий, рациональные параметры аккумуляционных теплонасосных систем горячего водоснабжения, а также рациональных требований к экологической составляющей тарифов на энергоресурсы;

- в получении новых экспериментально апробированных научных данных, подтверждающих эффективность и надежность устойчивого многолетнего использования ГТСТ в почвенно-климатических условиях Российской Федерации.

Апробация работы.

Все основные положения диссертационной работы докладывались и прошли апробацию на следующих международных симпозиумах и научно-технических конференциях:

27-29 октября 2004 г. XXI конференция «Москва энергоэффективный город». Доклад « Экологические и экономические аспекты внедрения нетрадиционных энергетических технологий».

25 сентября 2003 г. Международная научно-практическая конференция «Инженерное искусство в развитии цивилизации», посвященная 150-летию со дня рождения В.Г. Шухова. Доклад «Технические и экологические аспекты внедрения новых энергетических технологий.».

16-18 апреля 2003 г. XIX конференция «Москва энергоэффективный город». Доклад « Место нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) в энергетическом балансе Москвы и Московского региона . Технические и экологические аспекты внедрения новых энергетических технологий».

13—15 ноября 2002 г. XVIII конференция «Москва энергоэффективный город». Доклад « Рациональная интеграция тепловых насосов в систему энергосбережения Москвы».

17-19 апреля 2002 г. XVII конференция «Москва энергоэффективный город». Доклад « Теплопасосные системы , рационально интегрированные в структуру централизованного городского теплоснабжения».

14-16 ноября 2001 г. XVI конференция «Москва энергоэффективный город». Доклад « Опыт и перспективы использования низкопотенциальных тепловых ресурсов в системах теплоснабжения городских объектов».

30 мая -2 июня 2000 г. ХШ конференция «Москва энергоэффективный город». Доклад «Использование низкопотенциального тепла с помощью тепловых насосов для теплохолодоснабжения».

12-15 мая, 1987 г.. Международный симпозиум «Строительная климатология». Доклад «Влияние климатических условий на эффективность использования тепла фунта для отопления зданий».

Материалы диссертации неоднократно обсуждались на заседаниях Научно-технических Советов Строительного комплекса Москвы, НТС Департамента топливно-энергетического хозяйства Москвы, Международных Круглых столах, слушаниях РАН по проблемам энергетической эффективности и т.д.

Публикации.

По теме диссертации автором опубликованы 52 научный труд, в том числе 20 патентов на изобретения и полезные модели и 1 монография.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованной литературы из 246 источников, в том числе 79 на иностранных языках, и одного приложения. Работа изложена на 423 страницах, включая 154 иллюстрации, 30 таблиц и 291 страницу текста.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы« диссертационной работы, сформулированы научные проблемы, цель и основные положения, выносимые на защиту, отмечены труды ученых в области теплоснабжения с. использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии и дана общая характеристика работы.

В первой главе представлен проведенный по источникам, опубликованным в открытой печати и Интернете, анализ мировой практики и существующего опыта использования низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли в геотермальных теплонасосных системах теплохладо-снабжегош зданий, и сооружений. Дана краткая характеристика грунта как источника низкопотенциальной тепловой энергии для ГТСТ. Приведен обзор существующих типов систем сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли, или систем теплосбора, а также методов математического моделирования их теплового режима. . ,

Анализ мирового опыта использования низкопотенциальной .тепловой энергии поверхностных слоев Земли в теплонасосных системах теплохладо-снабжения зданий и сооружений, показал; что эта технология теплохладоснаб-жения представляет собой одно из наиболее эффективных и динамично развивающихся, направлений интеграции в мировой энергетический баланс нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Наиболее часто подобные системы применяются для отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования жилых, общественных, административных и производственных зданий. Наибольшее распространение ТСТ, использующие тепло фунта, получили в США, Швеции и, особенно, в Швейцарии (одна ГТСТ на каждые 2 квадратных километра территории). Общий прирост объемов использования геотермальных ТСТ в мире составляет 10% в год.

Преимущества ГТСТ в сравнении с их традиционными аналогами связаны не только со значительными сокращениями затрат энергии в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений, но и с их экологической чистотой, а также предоставляемыми новыми возможностями в области повышения степени автономности систем жизнеобеспечения зданий. По всей видимости, в недалеком будущем именно эти качества будут иметь определяющее значение в формировании конкурентной ситуации на- рынке теплохладогенерирующего оборудования как в нашей стране, так и за рубежом. Однако сегодня в России, к сожалению, построены и эксплуатируются лишь единичные здания, оснащенные ТСТ, использующими низкопотенциальное тепло поверхностных слоев Земли. Такое положение дел с внедрением в практику отечественного строительства геотермальных теплонасосных систем теплохладоснабжения (ГТСТ) связано с рядом объективных обстоятельств, таких,'как: переход национальной экономики к рыночным отношениям, искаженные тарифная политика и структура цен на энергетические ресурсы, а также господствующая до недавнего времени в России доктрина повсеместной централизации теплоснабжения, дос-

тавшаяся в «наследство» от энергорасточительного СССР. Но основным препятствием, сдерживающим внедрение ГТСТ, является фактическое отсутствие апробированных в почвенно-климатических условиях России научных основ использования низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли для теплохладоснабжения зданий и сооружений, включающих математическое, программное и нормативное обеспечение проектирования и строительства ГТСТ и оборудованных ими зданий.

Дело в том, что, в отличие от традиционных аналогов, для ГТСТ характерны повышенные единовременные капитальные вложения при сравнительно низких эксплуатационных издержках. Вместе с тем их (ГТСТ) применение позволяет не только обеспечить экономию энергоресурсов, но и получить значительный экологический эффект от сокращения сжигания традиционного органического топлива. Таким образом, эффективность ГТСТ в значительно боль-щей степени, чем традиционного теплогенерирующего оборудования, зависит от согласованности всех элементов комплекса: здание + система теплоснабжения + климат + окружающая среда. В связи с этим, особую актуальность приобретает вопрос создания апробированного в натурных условиях математического, программного и нормативного обеспечения проектирования и строительства геотермальных теплонасосных систем теплохладоснабжения зданий, позволяющего сформулировать требования к рациональной конфигурации ГТСТ и базирующегося на подходе к комплексу здание + ГТСТ + климат + окружающая среда как к единой экоэнергетической системе.

Опубликованные экспериментальные данные о возможных значениях удельного теплосъема с единицы площади участка теплосбора и единицы длины грунтового теплообменника весьма противоречивы. Например, для почвенно-климатических условий Европы, по данным различных исследователей, величина удельного теплосъема с 1 пог. м длины фунтового теплообменника колеблется от 10 до 70 Вт, что свидетельствует об отсутствии единой методики теплотехнического расчета и выбора рациональных параметров систем теплосбора.

Анализ опубликованных математических моделей теплового режима систем сбора низкопотенциального тепла поверхностных слоев Земли показал, что существующие модели не в полной мере учитывают специфику процессов теп-ломассопереноса, связанных с эксплуатацией систем теплосбора, что затрудняет проектирование подобных систем и тем самым сдерживает широкое внедрение ГТСТ в практику отечественного строительства.

На основе результатов проведенного анализа мирового опыта использования низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли для теплохладоснабжения зданий и сооружений и были определены следующие задачи диссертационной работы.

Основной задачей диссертационного исследования являлась разработка математических и компьютерных моделей нестационарного теплового режима фунтового массива систем сбора тепла поверхностных слоев Земли, в том числе и моделей, учитывающих фазовые переходы поровой влаги в фунте при многолетней эксплуатации геотермальных теплонасосных систем теплохладо-

снабжения зданий, с последующей экспериментальной проверкой в натурных условиях, их (моделей) адекватности реальным физическим процессам, протекающим в системах теплосбора в период эксплуатации.

• В приоритетные задачи исследования входили разработка новых методов и технологий использования низкопотенциальных геотермальных ресурсов в климатических условиях России, создание экспериментальных зданий, оснащенных опытными образцами геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения, а также организация и проведение натурных экспериментальных исследований по оценке их (экспериментальных зданий) теплового режима и натурных испытаний основных элементов ГТСТ и создаваемых технологических и технических решений.

Кроме того, важнейшей задачей диссертации являлось проведение на разработанных моделях численных экспериментов по выявлению рациональной для почвенно-климатических условий РФ конфигурации геотермальных теплонасосных систем теплохладоснабжения зданий и изучению влияния теплотехнических параметров грунта и конструктивных особенностей систем теплосбора и ограждающих конструкций зданий на эффективность и устойчивость многолетнего теплохладоснабжения зданий и сооружений.

Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям теплового режима теплонасосных систем теплохладоснабжения, использующих низкопотенциальную тепловую энергию поверхностных слоев Земли. •

В эксплуатационный период массив грунта, находящийся в пределах зоны теплового влияния регистра труб грунтового теплообменника, вследствие сезонного изменения параметров наружного климата, а также под воздействием эксплуатационных нагрузок на систему теплосбора, как правило, подвергается многократному замораживанию и оттаиванию. При этом, естественно, происходит изменение агрегатного состояния влаги, заключенной в порах грунта и находящейся в общем случае как в жидкой, так и в твердой и газообразной фазах одновременно. Моделирование процессов тепломассопереноса, формирующих тепловой режим такой многокомпонентной системы, представляет собой чрезвычайно сложную задачу, поскольку требует учета и математического описания разнообразных механизмов их осуществления: теплопроводности в отдельной частице, теплопередачи от одной частицы к другой при их контакте, молекулярной теплопроводности в среде, заполняющей промежутки между частицами, конвекции пара и влаги, содержащихся в поровом пространстве, и многих других.

К характерным особенностям теплового режима систем теплосбора как объекта моделирования также следует отнести и так называемую «информативную неопределенность» математических моделей, описывающих подобные процессы, или, иначе говоря, отсутствие достоверной информации о воздействиях на систему окружающей среды (атмосферы и массива грунта, находящихся вне зоны теплового влияния грунтового теплообменника системы теплосбора) и чрезвычайную сложность их аппроксимации. Действительно, если аппроксимация воздействий на систему наружного климата, хотя и сложна, но все же при

определенных затратах «машинного времени» и использовании существующих моделей (например, «типового климатического года») может быть реализована, то проблема учета в модели влияния на систему атмосферных воздействий (роса, туман, дождь, снег и т.д.), а также аппроксимация теплового влияния на грунтовый массив системы теплосбора подстилающих и окружающих его слоев грунта на сегодняшний день практически не разрешима и могла бы составить предмет отдельных исследований. Так, например, малая изученность процессов формирования фильтрационных потоков грунтовых вод, их скоростного режима, а также невозможность получения достоверной информации о тешшвлажно-стном режиме слоев фунта, находящихся ниже зоны теплового влияния грунтового теплообменника, значительно осложняет задачу построения корректной математической модели теплового режима системы сбора низкопотенциального тепла грунта.

Таким образом, описанные характерные особенности теплового режима систем сбора низкопотенциального тепла грунта значительно усложняют задачу построения его математических моделей. В связи с этим, для построения математических моделей систем теплосбора, адекватных реальным физическим процессам, был разработан метод математического моделирования теплового режима этих систем, позволяющий в определенной мере преодолеть трудности на пути создания корректных моделей их теплового режима.

В основе предложенного метода лежат два основных допущения:

1. Грунтовый массив системы теплосбора рассматривается как квазиоднородное тело, к которому применимо обычное уравнение теплопроводности, с той лишь разницей, что характеристики тепломассопереноса являются «эффективными», что позволяет частично учесть в модели процессы массообмена.

2. Тепловое воздействие регистра труб грунтового теплообменника на температурный режим грунтового массива системы теплосбора аппроксимируется введением в схему модели линейных стоков (источников) тепла бесконечно малого диаметра, размещаемых в местах расположения труб. Это допущение представляется правомерным, поскольку диаметр труб грунтового теплообменника значительно меньше глубины их заложения, вследствие чего градиентом температуры в стенках труб можно пренебречь.

Суть метода состоит в рассмотрении при построении математической модели разности двух задач: «базовой» задачи (параметры задачи обозначены верхним индексом *), описывающей тепловой режим грунта в естественном состоянии (без стоков или источников тепла), и решаемой задачи, описывающей тепловой режим грунтового массива со стоками (источниками) тепла.

В итоге, используя обозначение

Т = 1*- (I)

и, предположив, не снижая точности модели, что разности теплопровод-ностей грунта (А. *— X) и объемных теплоемкостей (с*р*— ср) для всех границ рассматриваемого грунтового массива, включая и поверхность грунта, равна О, то есть X*— X = 0 и с*р*— ср=0, получим уравнение:

ЭТЭ сТ д сГГ д ЭТп

ср_ = _(Х—) + —(А.—) +--(Я.—) + Е Ч,§, (2)

дх дх Зуду & & ¡=1 с граничными условиями:

х = 0 Т = 0; х = а Т= О;

ЭТ

У = О X.— = арТ;

при Зу (3)

у=Н Т = О; ж=0 Т=0; г=й Т=0 и с начальным условием

при т = О Т = О, (4)

где:.

1 — искомая температура грунтового массива, °С; ср — объемная теплоемкость грунта, Дж/ (°С • м3); X — теплопроводность грунта, Вт/ (м -°С); х — время, с ;

Я | — мощность единицы длины 1-го стока тепла, Вт/м; п — количество стоков тепла;

51 —функция, определяющая положение стока в грунтовом массиве, 1/м2: Ор — коэффициент теплоотдачи с поверхности грунта, Вт/(м2-°С); ^ -начальное распределение температур в грунте, °С. * — обозначает принадлежность параметра к задаче о естественном температурном режиме грунтового массива;

Таким образом, в результате проделанных преобразований мы получили новую математическую модель, в которой искомой функцией является неизвестная функция Т, представляющая собой функцию влияния стоков тепла на естественный тепловой режим грунта и равная разности температур массивов грунта в естественном состоянии и со стоками (источниками тепла). Особо следует отметить, что в граничных условиях новой модели удалось освободиться от неизвестных граничных условий и неизвестного начального распределения температур в грунте, а также и от необходимости аппроксимации годового хода температуры наружного воздуха и интенсивности солнечной радиации, падающей на поверхность рассматриваемого грунтового массива.

Обратный переход от функции влияния стоков тепла на естественный тепловой режим грунтового массива к действительным температурам, наблюдающимся в массиве в период эксплуатации системы теплосбора, осуществляется с использованием подстановки (1). В общем случае, для задания в модели решения «базовой» задачи можно воспользоваться данными гидрометеослужб о

годовом ходе температур грунта на различных глубинах, наблюдения за которым ведутся практически всеми гидрометеостанциями.

Таким образом, использование описываемого метода при построении математических моделей теплового режима систем сбора низкопотенциального пепла грунта позволяет обойти трудности, связанные с аппроксимацией внешних воздействий на систему. Определенным преимуществом метода в сравнении с традиционным подходом к моделированию тепловых процессов, протекающих в подобных системах, является тот факт, что использование в модели экспериментально полученной информации о естественном тепловом режиме грунта позволяет частично учесть весь комплекс факторов (таких, как наличие грунтовых вод, их скоростной и тепловой режимы, структура и расположение слоев фунта, «тепловой» фон Земли, атмосферные осадки, фазовые превращения влаги в поровом пространстве и многое другое), существеннейшим образом влияющих на формирование теплового режима системы теплосбора и совместный учет которых в строгой постановке задачи практически не возможен.

На основе описанного метода была разработана пространственная тепло-гидравлическая модель нестационарного теплового режима системы сбора низ-копотенциалыюго тепла грунта, базирующаяся на следующих основных допущениях.

1. Рассматриваемый грунтовый массив считается однородным по своей структуре и анизотропным с точки зрения теплопроводности, а его тегагофизи-ческие параметры не зависят от функций влияния стоков тепла. Теплопроводность грунта не зависит от координат, хотя и может иметь различные значения в зависимости от направления. Учет в модели реальной структуры грунтового массива, а также влияние процесса отбора тепла на изменение агрегатного состояния влаги в его поровом пространстве осуществляется как в решении «базовой» задачи, так и использованием понятия «эквивалентной» теплопроводнор-сти.

2. Регистр труб грунтового теплообменника аппроксимируется линейным стоком тепла с длиной, равной общей длине его звеньев. Реальная конфигурация грунтового теплообменника не учитывается. Это допущение можно обосновать тем фактом, что в большинстве случаев взаимное влияние соседних труб грунтового теплообменника пренебрежимо мало.

С учетом этих допущений система уравнений, определяющая функцию влияния стоков тепла на естественный режим грунта системы теплосбора, выглядит следующим образом:

" 5Т Э*Т Э^Т ^Т

ср— = Хх- + Ху- + Xz- + iTiRMt^-tep -TE)5(jc0,y0)U;

Зт ar df di1

Step (5)

ctptu.R— = 2at ( t*g — tcp — Te ) dz

с граничными условиями:

г Л = 0 Т = 0;

дс = а Т = 0;

дТ

при у = 0 аРТ;

д1. (6)

у = Н Т = 0;

2 = 0 Т = 0 и

^ 2 = 5- Т = 0

и с начальными условиями

при т = 0 Т = 0 и = 1* 1 (7)

где:

Хо — координата расположения стока (источника) тепла по оси X, м; у0 — координата расположения стока (источника) тепла по оси У, м;. 5 (х0> Уо) — дельта-функция Дирака, 1/ м2: и — ступенчатая функция, безразмерная;

оц — коэффициент теплообмена между внутренней поверхностью тру-бы и теплоносителем, циркулирующим в грунтовом теплообменнике, Вт/ (м2-°С);

^ — естественная температура слоев грунта, непосредственно контактирующих с трубами грунтового теплообменника, °С; ^ — осредненная по живому сечению температура теплоносителя, циркулирующего по грунтовому теплообменнику, °С; И - наружный радиус поперечного сечения труб грунтового теплообменника, м.

Остальные обозначения те же, что и ранее.

При выборе метода решения полученной системы уравнений (5)-(7) определяющим моментом являлась необходимость прогнозирования теплового поведения системы теплосбора в годовом цикле, а в некоторых случаях и в течение более продолжительного времени. В связи с этим оказалось нецелесообразным применение в данном случае численных методов решения систем дифференциальных уравнений, использование которых сопряжено со значительными затратами «машинного времени» на численную реализацию полученных решений. Поэтому решение системы уравнений (5)-(7) было получено методом конечных интегральных преобразований, который путем последовательного исключения операций дифференцирования по входящим в уравнение переменным в итоге позволяет в преобразованном пространстве привести его (уравнение) к обычному дифференциальному уравнению, решение которого уже или известно, или не представляет особых трудностей.

Учет в модели фазовых переходов влаги в поровом пространстве грунтового массива осуществляется введением понятия эквивалентной теплопровод-

ности грунта (Л ), которая определяется путем замены задачи о тепловом режиме чамерзшего вокруг труб грунтового теплообменника цилиндра груша «эквивалентной» квазистационарной задачей с близким температурным полем и одинаковыми граничными условиями (температуры на границах соответственно равны), но с другой эквивалентной теплопроводностью X еку, которая учитывает фазовый переход влаги в порах фунтового массива. «Эквивалентная» задача представляет собой задачу, описывающую стационарный тепловой режим неограниченного фунтового массива с цилиндрической полостью, температурное поле которого близко совпадает с температурным полем основной задачи (задачи Стефана), но в которой не происходит выделения скрытой теплоты фазовых переходов поровой влаги в фунте. Очевидно, что добиться равенства (приблизительного) температурных полей в обеих задачах можно только за счет введения для второй задачи новой теплопроводности фунта - Л которая фактически представляет собой «эквивалентную» теплопроводность фунта, при которой температурные поля обеих задач совпадают или очень близки.

В таблице I приведены значения эквивалентной теплопроводности фунтового массива системы теплосбора, состоящего из слоев тяжелой глины, рассчитанные при разных радиусах труб фунтового теплообменника. При этом влажность фунта принималась равной 15%, теплопроводность по АБНКАЕ 2 Вт/(м -°С), а продолжительность периода потребления энергии из фунта варьировалась в пределах 3000-30000 часов.

Таблица 1

Эквивалентная теплопроводность фунта XВт/(м -°С) и радиус намораживаемой ледяной линзы Ил, м. В числителе ^ , в знаменателе Кл

Радиус труб

Продолжительность отбора тепла, час

фунтового теплообменника, м 3000 5000 8000 15000 30000

1 | 2 3 ..._ ^ ! 5 ... 6

Температура теплоносителя системы теплосбора -2°С

0,02 4,31/0,77 4,30/0,96 4,28/1,18 4.26/1,56 4,24/2,1

0,05 4,40/0,88 4,38/1,1 4,36/1,34 4,33/1,75 4,30/2,36

0,08 4,48/0,97 4,44/1,19 4,41/1,44 4,37/1,88 4,34/2,52

0,1 4.52/1,01 4,48/1,24 4,44/1,50 4,40/1,95 4,36/2,6

0,15 4.60/1,11 4,55/1,35 4,51/1,63 | 4,54/2,09 | 4,41/2,78

Температура теплоносителя системы теплосбора -10°С

0.02 4,26/1,5 5 4,25/1,95 4,23/2,41 1 4,22/3,2 ! 4,20/4,37

0.05 4,33/1,75 4.31/2,18 4,28/2,66 4,27/3,53 4,25/4,80

0,08 ' 4,37/1,88 4,35/2.33 1 4,32/2,85 4,30/3,74 4,27/5,06

0,1 4.40/1,95 4.39/2,41 4,35/2,94 1 4,32/3,85 4,29/5,2

0.15 4,45/2,09 4.42/2,58 4,39/3,13 | 4,35/4,08 4,32/5,49

Предложенная методика учета фазовых переходов поровой влаги в грунте позволила установить, что для проведения инженерных расчетов вертикальных систем сбора низкопотенциального тепла грунта (радиус труб грунтовых теплообменников 0,08- 0,1 м) мо!уг быть рекомендованы значения эквивалентной теплопроводности грунтового массива систем теплосбора, наблюдающиеся при температуре теплоносителя, равной (-10 °С) при продолжительности периода отбора тепла из грунта, превышающей 30000 ч. С учетом этих рекомендаций, по описанной методике для вертикальных систем сбора низкопотенциальногр тепла грунта как для наиболее перспективных в климатических условиях России, была определена эквивалентная теплопроводность грунтов по классификации АБНЛАЕ. Результаты расчетов представлены в таблице 2..

Таблица 2

Эквивалентная теплопроводность грунтов, учитывающая скрытую теплоту фа-

зового перехода поровой влаги (грунты по классификации АБНИАЕ)

Класс грунта Вт/(м -°С) Тип грунта

Очень низкая теплопроводность <2,2 Легкая глина (15% влажность)

Низкая теплопроводность <3,2 Тяжелая глина (5% влажность)

Нормальная теплопроводность <4,3 Тяжелая глина (15% влажность) Легкий песок (15% влажность)

Высокая теплопроводность <5,4 Тяжелый песок (5% влажность)

Очень высокая теплопроводность >5,4 Тяжелый песок (15% влажность)

По этой же методике в диссертации определены значения эквивалентной теплопроводности грунтов по классификации СНиП 2.02.04-88. «Основания и фундаменты вечномерзлых грунтов». Анализ представленных в таблицах значений эквивалентной теплопроводности грунтов, учитывающей скрытую теплоту фазового перехода поровой влаги в грунте- эффект «нулевой завесы», показывает, что влияние этого эффекта достаточно велико и его необходимо учитывать при проектировании теплонасосных систем сбора тепла грунта, эксплуатируемых при отрицательных температурах окружающего грунтового массива.

Разработанная математическая модель нестационарного теплового режима систем теплосбора была реализована в компьютерной программе «Неаг-Ршпр», обеспечивающей определение оптимальных параметров системы теплосбора в зависимости от климатических условий района строительства, теплозащитных качеств здания, эксплуатационных характеристик теплонасосного оборудования, циркуляционных насосов, нагревательных приборов системы отопления, а также режимов их эксплуатации.

Программа фактически позволяет решить задачу многопараметральной оптимизации конфигурации ГТСТ для конкретного здания и района строительства. При этом целевой функцией оптимизационной задачи является минимум годовых энергетических затрат на эксплуатацию ГТСТ.

С помощью разработанной программы «НеасРцтр» были проведены численные эксперименты по оценке влияния теплотехнических параметров грунтового массива на эффективность эксплуатации системы теплосбора. В качестве критерия оценки эффективности системы теплосбора был выбран удельный тепловой поток снимаемый теплоносителем с одного погонного метра длины грунтового теплообменника (Вт/м).

Результаты численных экспериментов представлены на рисунках 1 и 2 (номера кривых на рисунках возрастают сверху в низ).

Представленные на рисунках зависимости имеют ярко выраженный экспоненциальный характер. Из их анализа видно, что отопительный сезон, во время которого эксплуатируется система теплосбора, можно разбить на три периода:

-первый период - продолжительностью от начала отопительного сезона до 200 часов (8 суток)- характеризуется ярко выраженной нестационарностью теплового режима грунта системы теплосбора н вследствие этого значительным изменением удельного теплосъема во времени;

-второй период - от 200 до 500 часов (от 8-х до 21-х суток) - характеризуется более плавным протеканием тепловых процессов в грунте системы теплосбора. В этот период изменение интенсивности удельного теплосъема во времени носит гораздо более плавный, но все же экспоненциальный характер. Причем, наиболее интенсивно изменение удельного теплосъема во времени проис-

Рис.1. Изменение интенсивности удельного теплосъема с 1 пог. метра длины

грунтового теплообменника во времени (Ог= 23 Вт/м " °С; L=100m) Ряды данных■ 1 Х-3.9 Вт/м "С; ср- 2100 кДж/и* °С 2 Л=3,0 Вт/м "С, ср=- 2100 кДж/м3 "С 3 Я-2.1 Вт'и "С; ср- 2100 кДж/мь "С 4 Л-2.1 Вт/м °С ср= 840 кДж/м1 "С. 5 Л 1,16 Bm/\i°C, ср= 2100 кДок/^'С 6 1,16 Вт/м "С, ср= 840 кДж/м3"С 7 Я 1,16 Вт/м°С;ср- 420 кДж/м3 "С ИЛ 0,23 Вт/м°С, ср- 2100 кДж/м3 "С 9 Л-0,23 Вт/м "С. ср- S40 хДж/м} °С 10 Л~0,23 Вт/м"С. ср~-420 кДж/м5 °С

. -третий период начинается с 500 часов (или с 22-х суток) и продолжается до конца отопительного сезона. Для этого периода характерно линейное изменение интенсивности удельного теплосьема .во времени. Однако, несмотря на значительно более пологий характер зависимостей удельного теплосьема от времени, на протяжении этого периода они все же имеют ярко выраженный нестационарный характер.

Рис.2. Изменение интенсивности удельного теплосьема с 1 пог. м длины грунтового теплообменника во времени (ат=58 Вт/м2-0 С; ср=4200кДж/(м3-°С))

Ряды данных 1. Я=3,0 Вт/м"С; £= 100 м. 2. Л=3,0 Вт/м еС; ¿= 300 м.

3. Л=2,] Вт/м°С; 100м. 4. Я=2,1 Вт/м°С; ¿= 300 м. 5. Л=2,1 Вт/м°С; ¿= 500м.

6. Я=1,1б Вт/м'°С; Л= 100м.7. Л=1,16 Вт/м°С; Ь=300м. 8. 1=1,16Вт/м°С: 1= 500м

Численные эксперименты позволили установить, что интенсивность падения во времени удельного теплосьема с одного погонного метра длины грунтового теплообменника, начиная с 22-х суток эксплуатации, практически не зависит ни от теплопроводности, ни от теплоемкости-грунта, практически неизменна по длине грунтового теплообменника и целиком и полностью определяется коэффициентом теплообмена между теплоносителем и внутренней поверхностью труб грунтового Теплообменника. Причем, с увеличением с^ интенсивность падения удельного теплосьема увеличивается, а с его уменьшением тоже уменьшается, а наиболее существенное влияние на интенсивность удельного теплосьема оказывает изменение теплопроводности грунта в пределах 0,2 до 2 Вт/(м "°С) и его объемной теплоемкости в пределах 400 до 1000 кДж/(м3'°С). Этот факт позволяет при эксплуатации систем теплосбора в малотеплопроводных и нетеплоемких грунтах рекомендовать за счет незначительного повышения влажности грунта (путем создания дренажа, задержки дождевой влаги на участке теплосбора и т.д.) обеспечить повышение эффективности эксплуатации системы теплосбора и соответственно ГТСТ в целом.

Результаты теоретических исследований подтвердили достаточно заметную зависимость эффективности ГТСТ от длительности ее эксплуатации, но вместе с тем наглядно свидетельствуют о том, что к 5-му году эксплуатации тепловой режим системы теплосбора фактически становится квазипериодическим и последующее многолетнее потребление энергии из грунта не вызывает увеличения отклонения установившегося квазипериодического теплового режима от естественного теплового режима грунта. При этом зависимость эффективности ГТСТ (годового энергопотребления) от радиуса труб термоскважин фунтового теплообменника имеет ярко выраженный экспоненциальный характер, причем наиболее значительное влияние изменения радиуса трубы наблюдается в пределах от 0,05 до 0,125 м. Оптимальные значения радиуса труб термоскважин (с точки зрения минимума приведенных затрат на строительство и эксплуатацию термоскважины как при существующих, так и при перспективных ценах па энергоресурсы) лежат в пределах от 0,075 до 0,1 м.

Зависимость эффективности ГТСТ (годового энергопотребления) от длины трубы термоскважины фунтового теплообменника имеет ярко выраженный экспоненциальный характер, причем наиболее значительное влияние длины трубы наблюдается в пределах от 10 до 50 м. Оптимальные значения длины труб термоскважин ( с точки зрения минимума приведенных затрат на строительство и эксплуатацию термоскважины как при существующих, так и при перспективных ценах на энергоресурсы) лежат в пределах от 10 до 20 м.

В процессе численных экспериментов изучалась возможность использования в качестве источников низкопотенциальной тепловой энергии фунта поверхностных слоев Земли в комбинации с вентиляционными выбросами здания, канализационными стоками и с наружным воздухом. Установлено, что в случае рекуперации сбросного тепла вентвыбросов жилого дома в объеме 20% и учете бытовых тепловыделений в объеме 5 % от суммарной тепловой нафуз-ки (отопление + вентиляция) на ГТСТ в почвенно-климатических условиях Москвы и центральной полосы России можно добиться удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию малоэтажного дома на уровне 27 кВт'ч/м" за отопительный период. Использование наружного воздуха в качестве самостоятельного источника тепла низкого потенциала для испарителей ГТСТ в климатических условиях России является не эффективным. Грунт, окружающий системы теплосбора геотермальных теплонасосных систем, имеет более высокий температурный потенциал, и, как следствие, коэффициенты преобразования энергии у геотермальной ТСТ выше, чем у воздушной. Возможно использование наружного воздуха как источника нгокопотенциального тепла в комбинации с фунтом (октябрь и апрель), но это нужно в конкретных случаях обосновывать экономически.

В третьей главе представлены результаты натурных экспериментальных исследований теплового режима экспериментальных зданий и теплонасосных систем теплоснабжения, использующих низкопотенциальное тепло фунта поверхностных слоев Земли. Натурные исследования проводились в 1994-2005 гг. на четырех экспериментальных объектах :

- двух зданиях демонстрационного комплекса « ЭКОПАРК «ФИЛИ», расположенных в Москве, на территории Парка культуры и отдыха "Фили", по адресу: г. Москва, Большая Филевская ул., 22, строения 2 и 3 (см. рис 3);

здании сельской школы в деревне Филиппово Ярославской области (См. рис.4). При проведении исследований были использованы разработанные при участии автора теплонасосные установки АТНУ-15. Фотофафия теплонасос-ной установки АТНУ-15 приведена на рис.5.

- экспериментальном 17-этажном энергоэффективном жилом доме в Москве, в микрорайоне Никулино-2, расположенном по адресу: г. Москва, ул. Анохина, д. 62 (см. рис.6);

экспериментальной ГТСТ здания склада таможенного терминала «Ирбис» в Москве ( см. рис.7).

Целью экспериментальных исследований являлись натурная апробация результатов теоретических исследований, прежде всего математической модели пространственного нестационарного теплового режима систем сбора низкопотенциальной тепловой энергии фунта поверхностных слоев Земли, а также получение новых экспериментальных научных данных о тепловом поведении геотермальных ТСТ зданий и их элементов при многолетней эксплуатации в почвенно-климатических условиях Российской Федерации.

В процессе исследований решались следующие основные задачи:

-получение новых научных данных о фунте поверхностных слоев Земли как источнике тепла низкого потенциала для испарителей теплонасосных систем теплоснабжения, а также данных о стабильности его поведения при многолетней эксплуатации ГТСТ;

- изучение особенностей формирования теплового режима систем сбора низкопотенциального тепла фунта и влияния потребления или «сброса» тепловой энергии на естественный температурный режим фунта, в том числе и в комбинации с утилизацией тепла вентвыбросов зданий;

- изучение особенностей формирования теплового режима экспериментальных зданий, оснащенных опытными ГТСТ;

- исследование режимных эксплуатационных характеристик опытных ГТСТ.

Результаты мониторинга теплового режима теплонасосных систем теплоснабжения и экспериментальных зданий демонстрационного комплекса «ЭКОПАРК «ФИЛИ» представлены в таблице 3.

В результате проведенных исследований в натурных условиях многолетней эксплуатацией экспериментальных ГТСТ была подтверждена стабильность и надежность грунта поверхностных слоев Земли как источника тепловой энергии низкого потенциала для теплонасосных систем теплохладоснабжения зданий и сооружений. Экспериментально доказана эффективность эксплуатации ГТСТ при отрицательных температурах фунтового массива, окружающего фунтовый теплообменник (термоскважины), что позволяет вовлечь в положительный тепловой баланс ГТСТ скрытую теплоту фазового перехода, выделяющуюся при замерзании влаги, содержащейся в поровом пространстве фунта. В натурных условиях эксплуатации достигнут средний за отопительный се-

зон удельный теплосъем с 1 пог. м длины термоскважины, равный 120 Вт/пог.м.

Таблица 3

Результаты мониторинга теплового режима экспериментальных зданий демонстрационного комплекса «ЭКОПАРК «ФИЛИ»

Наименование показателей - Единицы измерения Здание №1 Здание № 2

Сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций : стен окон м^С/Вт 1,2 0,4 3,0 0,4

Годовое потребление электроэнергии, в том числе на: освещение и бытовые нужды горячее водоснабжение отопление МВт-ч в ГОД 143,5 48,0 16,0 79,5 49,8 18,0 12,0 19,8

Удельное потребление энергоресурсов в расчете на 1 м2 в год кВт-ч/ м2 в ГОД 478 166

Удельное потребление энергоресурсов в расчете на 1 м2 в год КГ ул./ м2 в ГОД 59 20

Удельное потребление энергоресурсов в расчете на 1 мг отапливаемой площади в год в ЖКХ КГ у.т./ М2 В ГОД 100

Исследования теплогидравлических режимов эксплуатации систем сбора низкопотенциального тепла грунта выявили, что непрерывная циркуляция теплоносителя в системе теплосбора стабилизирует ее (системы теплосбора) тепловой режим, интенсифицирует теплообмен между слоями грунта по длине термоскважин и тем самым благоприятно сказывается на эффективности ГТСТ. Этот прием позволил в натурных условиях (ГТСТ школы в деревне Филиппово Ярославской обл. и ГТСТ здания склада таможенного терминала «Ирбис» в Москве) в глинистых грунтах достичь удельного теплосъема с 1 пог. метра длины термоскважин, равного удельному теплосъему в обводненных песках (объекты комплекса «ЭКОПАРК ФИЛИ»), Во всех случаях средний за отопительный сезон удельный теплосъем с 1 пог. м длины термоскважин находится в пределах 120-126 Вт/пог.м. Кроме того, для термоскважин типа «труба в трубе» выявлена необходимость организации движения теплоносителя таким образом, чтобы подача (из теплового насоса) наиболее холодного теплоносителя осуществлялась по внутренней трубе термоскважины, а его возврат - по полости, образованной ее внешней и внутренней трубами.

| Рис.6. Экспериментальный

| энергоэффективный жилой дом в

-^--------------микрорайоне Никулино-2

Рис.4. Энергоэффективная сельская |-----—

школа в Ярославской области

Рис. 5.Теплонасосная установка АТНУ-15 '

Впервые на экспериментальных ГТСТ школы в деревне Филиппово Ярославской обл. и энергоэффективного дома в мкр.Никулино-2 в Москве была апробирована в натурных условиях совместная работа восьми термоскважин с

общими подающим и обратным коллекторами, к которым параллельно подключены от четырех до восьми независимых тепловых насосов. Примененная, схема себя оправдала и обеспечила равномерн^о<геплрвую нагрузку, на термоскважины, вне. зависимости от режима работы того или иного теплового насоса...

Натурным исследЬваниям теплового режима экспериментального энергоэффективного-жилого дома в микрорайоне. Никулино -2 предшествовали ком-плексные'натурные исследования теплового режима типового семнадцатиэтажного жилого дома серии 1 ll.355.MO, которое . позволили установить, что более чем в 45 % времени отопительного сезона (исследования проводились - в отопительный сезон 1999/2000 гг.) фактически Температура теплоносителя в подающем трубопроводе систем отопления и горячего водоснабжения была ниже 55°С, что свидетельствует о возможности и перспективности интеграции тепловых насосов в существующие системы теплоснабжения (отопления и горячего водоснабжения) жилых Зданий.

На рисунках 8,9,10 и в,таблице 4 представлены результаты натурных исследований; теплового режима экспериментального энергоэффективного 17-этажного жилого дома в мкр. Никулино-2 в Москве.

.Аппроксимирующие кривые, представленные на рисунке 8, наглядно иллюстрируют годовой ход температур теплоноситщей систем сбора низкопотенциального тепла грунта и утилизации «сбросного» тепла вентиляционных выбросов дома. Точки пересечения температур теплоносителя на входе и выходе из грунтового теплообменника системы сбора низкопотенциального тепла грунта соответствуют началу и окончанию периода сезонного аккумулирования тепловой энергии в грунте. На рисунках 9 и 10 представлены экспериментально полученные суточные графики удельного (приведенного к 1 кв. метру площади квартир дома) потребления (выработки ГТСТ) горячей воды в выходные, праздничные и будние дни. ;

- - - -Таким образом, в результате проведенных экспериментальных исследова-шф г;тедаового режима.экспериментального 17 эЙ$|шого' -жилого дома, в мкр. Нйкулийо-2 была апробирована в натурных условиях работоспособность схемы применения тепловых насосов в аккумуляционных системах горячего водоснабжения, использующих ночной тариф для зарядки баков-аккумуляторов горячей воды. Была экспериментально доказана эффективность двухступенчатого аккумулирования горячей воды: низкотемпературные баки-аккумуляторы (температура хранения 40-45 °С) и высокотемпературные'баки-аккумуляторы (температура хранения 75-85 °С). При этом низкотемпературные баки заряжаются от тепловых насосов, а высокотемпературные - за счет прямого электронагрева в ночное время. Достигнутая экономия энергии только в теплонасосном цикле составляет 66,6 % (коэффициент преобразования 3,0), а в целом по ГТСТ экономия энергии составляет 48 %, а коэффициент преобразования (трансформации) энергии - 1,92 (см. Табл. 4). Здесь необходимо отметить, что с экономической точки зрения, коэффициенты преобразования в теплонасосном цикле и по ГТСТ в целом нельзя сравнивать, поскольку в их основе лежат разные тарифы на «ночную» электроэнергию.

■ Полиномиальная аппроксимация температуры теплоносителя на выходе из грунтового теплообменника оС

- Полиномиальная аппроксимация температуры теплоносителя на входе в грунтовый теплообменник. оС

- Полиномиальная аппроксимация температуры теплоносителя на входе в систему утилизации тепла еентвыбросое оС

1 Полиномиальная аппроксимация температуры теплоносителя на выходе из системы утилизации тепла еентвыбросое оС _

<г> -г» о- «$» «.» V4- «г» ч» чч <?>

# п> -ч4 1?" ^ ^ ^ о ->й ^ -С1 ф ^ -У -*> -V4

Рис. 8. Аппроксимация хода температур теплоносителей в системах сбора низкопотенциального тепла грунта и утилизации «сбросного « тепла вентиляционных выбросов

♦ Су точный график удельного потреблений горячей воды

— .—.Полиномиальная аппроксимация суточного графы» удельного потребления горячей воды

Суточный график удельного (приведенного к 1 кв метру площади квартир) потребления горячей воды а

—Полиномиальная аппроксимация суточного графика удельного потребления горячей мзды в будние дни

5 ^

Рис. 9. Суточный график удельного (приведенного к 1 кв. метру площади квартир) потребления горячей воды в выходные и праздничные дни

Рис. 10. Суточный график удельного (приведенного к 1 кв. метру площади квартир) потребления горячей воды в будние дни

В итоге, проведенные натурные экспериментальные исследования подтвердили работоспособность и эффективность разработанных технологических и технических решений. Близкое совпадение расчетных (прогнозируемых) параметров опытных ГТСТ с полученными натурными данными наглядно свидетельствует об адекватности созданных математических и компьютерных моделей реальным физическим процессам, протекающим в фунте при эксплуатации ГТСТ.

Таблица 4

Основные показатели ГТСТ экспериментального энергоэффективного 17 -_этажного жилого дома в микрорайоне Никулино-2 в Москве_

НАИМЕНОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ЕД. ИЗМЕРЕНИЯ КОЛ-ВО

Производство горячей воды м ''/сутки 30,0

Тепловая энергия, выработанная ГТСТ за сутки кВт-ч/сут 2500,0

Тепловая энергия, выработанная за сутки только тепловыми насосами „ кВт-ч/сут 1800,0

Тепловая энергия, выработанная за сутки ТЭНами кВт*ч/сут 700

Электроэнергия, потребляемая за сутки только ГТСТ, без вытяжных вентиляторов кВт-ч/сут 1300

Электроэнергия, потребляемая за сутки только тепловыми и циркуляционными насосами кВтч/сут 600

Коэффициент преобразования энергии в системе тепловые насосы+циркуляционные насосы. Доли ед. 3,00

Экономия энергии в системе тепловые насосы + циркуляционные насосы % 66,6

Коэффициент преобразования электрической энергии в ГТСТ, без вытяжных вентиляторов Доли ед. 1,92

Экономия энергии в ГТСТ без вытяжных вентиляторов % 48,0

В четвертой главе представлены конструктивные и технические решения основных элементов ТСТ, использующих низкопотенциальное тепло грунта поверхностных слоев Земли. Приведены рекомендуемая конструкция термоскважин и-анализ теплонасосного оборудования.

. Отмечено, что при проектировании термоскважин следует отдавать предпочтение конструкциям из металлических труб, при этом особенно тщательно нужно относиться к.узлам сопряжений оголовков термоскважин с магистральными трубопроводами системы теплосбора. Именно в этих узлах возникают наибольшие напряжения при сезонном оттаивании и промерзании грунта.

Представленный анализ эксплуатируемого сегодня в мире парка теплонасосного оборудования показывает, что его основу составляют парокомпресси-онные тепловые насосы, но применяются также и абсорбционные, электрохимические и термоэлектрические. При этом надежность парокомпрессионных тепловых насосов сегодня уже соизмерима с надежностью традиционного теплоге-нерирующего оборудования, а эффективность их в последние годы значительно возросла в силу изменений, внесенных в конструкцию компрессоров, теплооб-

менников и систем управления на базе микропроцессоров. В результате их воздействие на окружающую среду существенно снизилось и они считаются намного более «чистыми» в экологическом плане, нежели самое современное высокоэффективное теплогенерирующее оборудование.

В пятой главе представлены технологические схемы рациональной интеграции ТСТ, использующих низкопотенциальное тепло грунта, в существующую систему централизованного теплоснабжения России.

Представленные данные наглядно показывают, что потенциал нетрадиционных источников энергии, в том числе и низкопотенциального тепла грунта, достаточно высок, и они вполне могут с успехом заместить значительную часть традиционных энергоресурсов в энергетическом балансе страны. Кроме того, серьезным преимуществом новых технологий жизнеобеспечения, использующих нетрадиционные возобновляемые источники энергии, является не только их энергетическая эффективность, но и их экологическая «чистота».

На рисунке 11 представлена разработанная новая технологическая схема рациональной интеграции геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения в систему энергоснабжения объектов городского хозяйства Москвы. Предлагаемая технология теплоснабжения предполагает использование для привода тепловых насосов 5000 МВт установленных мощностей ТЭЦ по выработке электроэнергии. Как видно из рисунка 11, предлагаемая технология обеспечивает экономию 60 % первичного топлива.

В таблице 5 приведены результаты укрупненного технико-экономического сравнения традиционного и "теплонасосного" вариантов теплоснабжения Москвы в 2020 г.

Рис.11. Схема рациональной интеграции ГТСТ в существующую систему централизованного энергоснабжения

-V-

СУММ АР Н 08_Э РГОПОТРЦЛЕНИё >8«

Таблица 5

Укрупненное технико-экономическое сравнение традиционного и "тепло-насосного" вариантов теплоснабжения Москвы в 2020 г.

Наименование технико-экономических показателей Вариант генплана Вариант с ГТСТ

1. Мощность установленного оборудования, МВт: -электрооборудование, в том числе: тепловые насосы тепловое оборудование, в том числе: тепловые насосы 66 700 9 500 57 200 66 700 14 500 5 000 57 200 17 500

2. Экономия энергоресурсов, млн. МВт часов в год млн. т условного топлива в год - 32,25 3,84

3. Капитальные вложения в систему теплоснабжения, млн. $ США: из городских источников (РТС, котельные и пр.); , из внебюджетных источников в теплонасосное оборудование (средства заказчиков объектов ). 1230 4375

4. Экономия эксплуатационных затрат в городском хозяйстве на приобретение первичного топлива, млн. $ США в год - 576

Таким образом, внедрение технологий, использующих геотермальные тепловые насосы, в городское хозяйство Москвы и других городов России может позволить обеспечить необходимый до 2020 г. прирост теплогенерирующих мощностей за счет внебюджетных средств, не увеличивая при этом потребления первичного топлива.

В главе приведены новые технологические схемы геотермальных теплона-сосных систем теплоснабжения зданий, в том числе и схемы использования низкопотенциального геотермального тепла для теплоснабжения зданий и сооружений в районах распространения вечномерзлых грунтов.

Существующие на сегодняшний день технологии защиты вечномерзлых грунтовых оснований от деградации энергетически затратны, требуют значительных энергоресурсов для: охлаждения грунта. Проведенные исследования показали принципиальную возможность и технологическую осуществимость использования тепла, извлекаемого при охлаждении вечномерзлого основания здания, в испарителях парокомпрессионных тепловых насосов в качестве источника тепла низкого потенциала. Эта технология позволяет получить на 1 кВт энергии, расходуемой на привод ГТСТ, около 2-2,5 кВт полезного тепла и 1-1,5 кВт «холода» для стабилизации температурного режима вечномерзлого грунтового основания. Весьма существенным преимуществом данной технологии является возможность строительства зданий без тепловых сетей, аварии на кото-

рых сегодня, как правило, приводят к потере несущей способности фундаментов и зачастую, как следствие, к разрушению зданий.

В итоге, использование ГТСТ в условиях вечномерзлых грунтов позволит не только решить проблему стабилизации температурного режима вечномерзлых грунтовых оснований, но и одновременно обеспечит теплоснабжение зданий. Учитывая стоимость энергетических ресурсов в районах распространения вечномерзлых фунтов, трудно переоценить возможный экономический эффект от внедрения предлагаемых технологических решений.

Шестая глава посвящена экономическим аспектам использования низкопотенциальной тепловой энергии фунта поверхностных слоев Земли для целей теплоснабжения. Представлена технико-экономическая модель комплекса зда-ние+система жизнеобеспечения+климат как единой экоэнергетической системы, а также результаты технико-экономических исследований но определению рационального уровня теплозащиты офаждающих конструкций зданий, оборудованных ГТСТ.

Применение новых технологических решений но совместной выработке электрической и тепловой энергии с помощью ГТСТ эффективно с точки зрения минимума приведенных затрат, при приведенном сопротивлении теплопередаче офаждающих конструкций здания, равном 2,4 - 2,5 (м" °С)/Вт. Этот факт позволяет значительно повысить экономическую привлекательность систем с ГТСТ и обеспечить снижение приведенных затрат на строительство и эксплуатацию объекта. Проведенные многочисленные «численные эксперименты» при разных исходных данных и при перспективных ценах на газ подтвердили этот вывод. Единственный параметр, который существенно влияет на конфигурацию системы энергоснабжения и рациональное сопротивление теплопередаче офаждений

- это экологическая составляющая в тарифе на традиционное топливо, или Уэк,

- экологический ущерб от зафязнения окружающей среды продуктами его (топлива) сгорания, но существующими нормативами он пока еще не предусмотрен.

В главе предложена Профамма возможного широкого внедрения ГТСТ в РФ и приведена оценка ее возможной эффективности для национальной экономики России. Стратегической задачей предложенной Профаммы внедрения ГТСТ должно являться обеспечение энергией по этой технологии к 2010 году 1 процента рынка вводимого в эксплуатацию жилья, а к 2015 году доведение доли ее (технологии) присутствия на этом рынке до 5%. «Концепция развития строительного комплекса Российской Федерации на перспективу до 2010 года» предусматривает к 2010 году выход строительной отрасли на объем ежегодного ввода в эксплуатацию нового жилья не менее 80 млн.кв.м в год, а за период 2005 — 2010 годы в стране планируется построить 280 — 300 млн.кв.м жилья, отвечающего современным требованиям.

В таблице 6 приведены основные целевые параметры предлагаемой Профаммы внедрения ГТСТ в России, которые возможно достичь за период до 2015 года.

Таблица 6

Целевые параметры Программы внедрения ГТСТ

Наименование 20052007 гг. 2008 г. 2010 г. 2015 г.

Площадь жилья, обеспечиваемого энергией по технологии ГТСТ, нарастающим итогом на конец периода, млн. кв. м 0,05 0,35 1,75 16,75

Площадь вводимого в эксплуатацию жилья, обеспечиваемого энергией по технологи ГТСТ, млн. кв. м в год 0,05 0,3 0,8 5,0

Мощность ежегодно (за период) вводимых в эксплуатацию систем энергоснабжения, генерирующих энергию по технологии ГТСТ, в том числе, МВт в год (в период): электрическая мощность тепловая мощность Холод'опроизводительность 4,0 12,0 4,0 24,0 72,0 24,0 64,0 192,0 64,0 400,0 1200,0 400,0

Мощность эксплуатируемых на конец периода систем энергоснабжения, генерирующих энергию по технологии ГТСТ, в том числе, МВт: электрическая мощность тепловая мощность холодопроизводительность 4,0 12,0 4,0 28,0 84,0 28,0 92,0 276,0 92,0 492,0 1476,0 492,0

Годовая выработка энергии системами энергоснабжения,.генерирующими энергию по,, технологии ГТСТ, в том числе, тыс. МВт-ч в год: электрическая энергия тепловая энергия холод 68,0 12,0 48,0 8,0 476,0 84,0 336,0 56,0 1564,0 276,0 1104,0 184,0 8364,0 1476,0 5904,0 984,0

Потребление традиционных энергетических ресурсов системами энергоснабжения, генерирующими энергию по технологии ГТСТ, тыс. МВт-ч :В-год 30,0 210,0 690,0 3690,0

Экономия энергетических ресурсов системами энергоснабжения, генерирующими энергию по технологии ГТСТ, тыс. МВт-ч в год 38,0 266,0 874,0 4674,0

Сокращение выбросов СО2 в атмосферу от сжигания традиционного топлива, тыс. тонн в год 9,16 64,1 210,0 1126,4

Завершается работа выводами по диссертации, основные из которых следующие:

1. Технология использования низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли в геотермальных теплонасосных системах теплохладо-снабжения (ГТСТ) зданий представляет собой одно из наиболее эффективных и динамично развивающихся направлений интеграции в мировой энергетический баланс нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Общий прирост объемов использования геотермальных ТСТ в мире составляет 10% в год.

2. Впервые в России в натурных условиях экспериментально подтверждена принципиальная возможность и энергетическая эффективность многолетней эксплуатации в почвенно-климатических условиях центральной полосы РФ теплонасосных систем теплоснабжения зданий, использующих низкопотенциальную тепловую энергию грунта поверхностных слоев Земли.

3. Преимущества ГТСТ, в сравнении с их традиционными аналогами, связаны не только со значительными сокращениями затрат энергии в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений, но и с их экологической чистотой, а также предоставляемыми новыми возможностями в области повышения степени автономности систем жизнеобеспечения зданий. Именно эти качества в самом ближайшем будущем будут иметь определяющее значение в формировании конкурентной ситуации на рынке теплохладогенерирующего оборудования как в нашей стране, так и за рубежом.

4. Установлено, что в отличие от традиционных аналогов, для ГТСТ характерны повышенные единовременные капитальные вложения при сравнительно низких эксплуатационных издержках. Вместе с тем их применение позволяет не только обеспечить экономию энергоресурсов, но и получить значительный экологический эффект от сокращения сжигания традиционного органического топлива. Таким образом, эффективность ГТСТ в значительно большей степени, чем традиционного теплогенерирующего оборудования, зависит от согласованности всех элементов комплекса: здание + ГТСТ +• окружающая среда, в связи с чем их проектирование должно базироваться на рассмотрении этого комплекса как единой экоэнергетической системы.

5. Для геоклиматических условий территории России экспериментально доказана эффективность эксплуатации систем сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли при отрицательных температурах фунтового массива, окружающего фунтовый теплообменник (тсрмоскважины), что позволяет вовлечь в положительный тепловой баланс ГТСТ скрытую теплоту фазового перехода, выделяющуюся при замерзании влаги, содержащейся в поровом пространстве фунта, так называемый эффект «нулевой завесы».

6. Адекватность разработанных математических и компьютерных моделей нестационарного теплового режима систем сбора низкопотенциального тепла фунта реальным физическим процессам, протекающим в фунте при эксплуатации ГТСТ, подтверждена экспериментально в натурных условиях многолетней эксплуатацией объектов, оснащенных ГТСТ.

7. Особого внимания, заслуживает обнаруженный в процессе исследований факт неочевидности положительного влияния высокой теплоемкости грунта на эффективность эксплуатации систем теплосбора. Оказывается, что если в первый год эксплуатации повышенная теплоемкость грунта увеличивает эффективность системы теплосбора (более высокие температуры грунта), то на пятый год эксплуатации - ухудшает (температурный потенциал грунта восстанавливается менее интенсивно).

8. Полученные экспериментальные данные подтверждают достаточно заметную зависимость эффективности ГТСТ от длительности ее эксплуатации, но вместе с тем наглядно свидетельствуют о том, что к 5-му году эксплуатации тепловой режим системы теплосбора фактически становится квазипериодическим и последующее потребление энергии из грунта не вызывает увеличения отклонения установившегося теплового режима от естественного теплового режима грунта.

9. Оптимальные значения радиуса труб термоскважин (с точки зрения минимума приведенных затрат на строительство и эксплуатацию термоскважины как при существующих, так и при перспективных ценах на энергоресурсы) лежат в пределах от 0,075 до 0,1 м.

10. Оптимальные значения длины труб термоскважин (с точки зрения минимума приведенных затрат на строительство и эксплуатацию термоскважины как при существующих, так и перспективных ценах на энергоресурсы) лежат в пределах от 10 . до 20 м.

11. " В климатических условиях Москвы и средней полосы России; использование наружного воздуха в качестве источника тепла низкого потенциала для испарителей ГТСТ является, не эффективным. Грунт, окружающий системы теплосбора- геотермальных систем имеет более высокий температурный потенциал, и, как следствие, коэффициенты преобразования энергии у геотермальной ТСТ выше, чем у воздушной. Возможно использование наружного воздуха как источника низкопотенциального тепла в комбинации с грунтом (октябрь и апрель), но это нужно в конкретных случаях обосновывать экономически.

12. Впервые в почвенно-климатических условиях РФ экспериментально апробирована возможность комбинированного использования низкопотенциальной тепловой энергии грунта и вентиляционных выбросов здания в геотермальных теплонасосных системах теплоснабжения жилых зданий. При этом установлено, что в. подобных- системах грунтовый теплообменник фактически; выполняет роль сезонного аккумулятора-низкопотенциальной тепловой энергии, который «разряжается» во время отопительного сезона и «заряжается» в остальное время года.

13. ' Экспериментально установлено, что при комбинированном использовании в5 ГТСТ низкопотенциальной тепловой-энергии грунта и вентиляционных выбросов ; системы сбора низкопотенциального тепла грунта могут круглогодично эксплуатироваться при положительных температурах теплоносителя, что позволяет значительно сократить или вовсе отказаться от применения в них незамерзающих жидкостей — антифризов.

14. Экспериментально доказана и апробирована в натурных условиях работоспособность схемы применения тепловых насосов в аккумуляционных системах горячего водоснабжения, использующих ночной тариф для зарядки баков-аккумуляторов горячей воды. При этом установлена эффективность двухступенчатого аккумулирования горячей воды: в низкотемпературных баках-аккумуляторах (температура хранения 40-45°С), «заряжаемых» от тепловых насосов, и в высокотемпературных баках-аккумуляторах (температура хранения 75-95°С), «заряжаемых» за счет прямого электронагрева воды в ночное время.

15. Установлено, что применение новой технологии совместной выработки электрической и тепловой энергии с помощью ГТСТ эффективно с точки зрения минимума приведенных затрат, при приведенном сопротивлении теплопередаче ограждающих конструкций здания, равном 2,4 - 2,5 (м" °С)/Вт. Этот факт позволяет значительно повысить экономическую привлекательность систем с ГТСТ и обеспечить снижение приведенных затрат на строительство и эксплуатацию объекта. Проведенные многочисленные «численные эксперименты» при разных исходных данных и при перспективных ценах на газ подтвердили этот вывод. Единственный параметр, который существенно влияет на конфигурацию системы энергоснабжения и рациональное сопротивление теплопередаче ограждений

- это экологическая составляющая в тарифе на традиционное топливо, или Уэк ,

— экологический ущерб от загрязнения окружающей среды продуктами его (топлива) сгорания.

16. Использование ГТСТ в районах распространения вечномерзлых фунтов позволяет не только решить проблему теплоснабжения зданий, но и одновременно стабилизировать температурный режим вечномерзлых фунтовых оснований, тем самым значительно повысив надежность зданий. Учитывая стоимость энергетических ресурсов в районах распространения вечномерзлых фунтов, трудно переоценить возможный экономический эффект от применения ГТСТ в этих районах.

17. Стратегической задачей профаммы внедрения ГТСТ в России должно являться обеспечение энергией по этой технологии к 2010 году 1 процента рынка вводимого в эксплуатацию жилья, а к 2015 году доведение доли ее (технологии) присутствия на этом рынке до 5 процентов. Как уже отмечалось, «Концепция развития строительного комплекса Российской Федерации на перспективу до 2010 года» предусматривает к 2010 году выход строительной отрасли на объем ежегодного ввода в эксплуатацию нового жилья не менее 80 млн.кв.м в год, а за период 2005 - 2010 годы в стране планируется построить 280 — 300 млн.кв.м жилья, отвечающего современным требованиям.

В Приложении к диссертации приведены разработанные автором Рекомендации по проектированию и монтажу геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения зданий, в которые вошли основные положения опубликованного и утвержденного Москомархитектурой «Руководства по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии».

Основные положения диссертационной работы изложены в следую-■■ щих публикациях:

1. Васильев Г.П. Теплотехнические основы проектирования систем сбора тепла поверхностных слоев Земли для теплоснабжения зданий. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук J Госстрой GCCP, Научно-исследовательский институт строительной физики (НИИСФ). М.,1986.23С.

2. Васильев Г.П. Энергоэффективный экспериментальный жилой дом в микрорайонеНикулино-2 //АВОК. -2002.-№4.-С.10-18.

3. Васильев Г.П. Экономически целесообразный уровень теплозащиты зданий // Энергосбережение. - 2002. — № 5. - С.48-51.

4. Васильев Г.П. Энергоэффективные здания с теплонасосными системами теплоснабжения // ЖКХ. -2002. -№ 12, ч.1 - С.73-78.

5. Васильев ГЛ. Использование низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев земли для теплохладоснабжения здания // Теплоэнергетика. - 1994.-№2. - С.31-35.

6. Васильев Г Л. Энергоэффекгивный жилой дом в Москве //АВОК -1999. -№4.-С.4 .

7. Васильев Г.П. Экологические аспекты внедрения нетрадиционных возобновляемых источников энергии в энергетический баланс Москвы. //Специализированный журнал «Энергосбережение». - 2004. - №1. — С.34-38.

8. Васильев Г.П. Геотермальные теплонасосные системы теплоснабжения (ГТСТ): опыт эксплуатации, технические и экологические аспекты рациональной интеграции в энергетический баланс страны. //Специализированное издание «Отопление. Водоснабжение. Вентиляция +кондиционеры» Украина, Киев. - 2004 -№1. - С. 64-72.

9. Васильев Г.П. Геотермальные теплонасосные системы теплоснабжения. // Теплоэнергетика.- 2004. - № 6. — С.33-41.

10. Васильев Г.П. Технические и экологические аспекты внедрения новых энергетических технологий. Доклады Международной научно-практической конференции «Инженерное искусство в развитии цивилизации», посвященной 150-летию со дня рождения В.Г. Шухова. Издательство Ml ТУ им. Н.Э. Баумана. - 2004; - Ч1. - С.167-172.

11. Васильев Г.П. Энергоэффективный экспериментальный жилой дом в Москве, в микрорайоне Никулино-2. // Журнал «Промышленная энергетика». — 2006. -№ 8. - С. 2-7.

12. Васильев Г.П. Геотермальные теплонасосные системы теплохладоснабжения зданий и сооружений . // НТТ — наука и техника транспорта — 2006 . -№1.- С.78-87.

13. Васильев Г.П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли (Монография). Издательский дом «Граница». М., «Красная звезда» — 2006. — 220 С.

14. Васильев Г.П., Крундышев Н.С. Энергоэффективная сельская школа в Ярославской области // АВОК. - 2002. - № 5. - С.22-24.

15. Васильев Г. П., Шилкин Н.В. Использование низкопотенциальной тепловой энергии земли в теплонасосных системах // АВОК. - 2003. - № 2.-С.52-60.

16. Васильев Г.П., Горнов В.Ф., Абуев И.М. Автоматизированная теп-лонасосная установка, утилизирующая низкопотенциальное тепло сточных вод г. Зеленограда//АВОК.- 2004.-№ 5 С. 50-52.

17. Хромец Д.Ю., Васильев Г.П., Байриев А.Ч. Использование нетрадиционных видов энергии для теплохладоснабжения зданий и сооружений.// Министерство энергетики и электрификации СССР. Центр научно-технической информации по энергетике и электрификации. - Энергетика и электрификация. Сер. Эксплуатация и ремонт электростанций. Экспресс- информация. - Вып. 18.

- М.,1983, С.5-13.

18. Васильев Г.П., Хромец Д.Ю. Влияние климатических условий на эффективность использования тепла грунта для отопления зданий // Строительная климатология. Труды 2-го международного симпозиума. Новые достижения строительной климатологии. 12-15 мая, 1987., 4.2.

19. Васильев Г.П., Слюсарь О.В. Эффективная теплозащита зданий, оборудованных теплонасосными системами теплоснабжения // Госстрой СССР. Научно- исследовательский институт строительной физики,- Сборник научных трудов. Тепловой режим и теплозащита зданий. - М.,1988. - С.41-47.

20. Васильев Г.П., Акопов Б.Л. Районирование территории СССР по эффективности использования тепла фунта для теплоснабжения зданий // Госстрой СССР. Научно- исследовательский институт строительной физики - Сборник научных трудов. Тепловой режим и теплозащита зданий. — М.,1988. С.47-53.

21. Байриев А., Васильев Г. Оценка эффективности использования солнечной энергии для создания микроклимата в фажданских зданиях в южных районах.// Энергоэффективные здания.- Советско-финский семинар. Москва, 1719 октября 1983 г. - Материалы. Часть 2 . - М.,1983 - С. 185-197.

22. Хромец Д.Ю., Васильев Г.П. Метод энергетической оценки использования тепла фунта для теплохладоснабжения зданий // Госстрой СССР, Научно-исследовательский институт строительной физики,- Сборник трудов института: Исследования теплоизоляции зданий. - 1985. - С.71-74.

23. Васильев Г.П., Хромец Д.Ю., Акопов Б.Л. Технология теплоснабжения децентрализованных потребителей тепла на базе тепловых насосов, использующих низкопотенциальное тепло фунта поверхностных слоев Земли./ Министерство энергетики и электрификации СССР. Центр научно-технической информации по энергетике и электрификации. - Энергетика и электрификация. Сер. Эксплуатация и ремонт электростанций. Экспресс- информация. - Вып.11,

- М.,1988. - С.9-13.

24. Хромец Д.Ю., Васильев Г.П., Сидорцев С.А., Спиридонов A.B. Рекомендации по оценке эффективности систем сбора низкопотенциального тепла фунта для целей теплохладоснабжения зданий. Нормативно-производственное

издание. / Научно-исследовательский институт строительной физики (НИИСФ) Госстроя СССР.-М.,Стройиздат,1988.- 16 С.

25. Васильев Г.П., Хромец Д.Ю. Экспериментальная теплонасосная установка ТНУ-10. // Министерство промышленности строительных материалов СССР. Всесоюзный научно-исследовательский институт научно-технической информации и, экономики промышленности строительных материалов.- Промышленность строит, материалов. Сер. 10. Промышленность санитарно-технического и отопительного оборудования. Инф.сб. Отеч.опыт. - Вып.1. -М.,1989— С.7-9.

26. Табунщиков Ю., Байриев А., Васильев Г. Тепловые насосы — возможность экономии топлива и энергии. // Госплан Туркменской ССР. Научно-исследовательский институт научно-технической информации и технико-экономических исследований. - Экспресс-информация. - Вып. 16. — Ашхабад, 1984,- 16 С.

27. Васильев Г.П., Тимофеев H.A., Горнов В.Ф., Лесков В .А. Патент РФ 51637 Геотермальная теплонасосная система теплоснабжения и холодо-снабжения зданий и сооружений // Изобретения. Полезные модели. Официальный бюллетень. -2006,- №6,- С.792.

28. Васильев Г.П., Тимофеев H.A., Горнов В.Ф., Лесков В.А. Патент РФ 51635 Устройство для извлечения тепловой энергии из грунта //Изобретения. Полезные модели. Официальный бюллетень. — 2006. — №6. - С.791.

29. Васильев Г.П., Тимофеев H.A., Горнов В.Ф., Лесков В.А. Патент РФ 51636. Устройство для компенсации теплового воздействия фундамента строения на грунт вечной мерзлоты // Изобретения. Полезные модели. Официальный бюллетень.-2006,- №6.- С.792.

30. Васильев Г.П., Тимофеев H.A., Горнов В.Ф., Лесков В.А. Геотермальная теплонасосная система теплоснабжения и холодоснабжения зданий и сооружений.// Решение о выдаче свидетельства на полезную модель РФ по заявке2005128137 от 09.09.2005.

31. Васильев Г.П., Данилов В.Р., Панченко В Л., Коноваленко Е.Д. и др. A.c. 1740915. Теплонасосная установка// Изобретения. Официальный патентный бюллетень. - 1992. - №22. - С. 159.

32. Васильев Г.П., Зарубин Г.В., Корзин O.A., Люцько КЗ. и др. A.c. 1606644. Солнцезащитное устройство // Открытия. Изобретения. Официальный бюллетень. - 1990. - № 42 - С.137.

33. Васильев Г.П., Люцько К.В., Спиридонов A.B., Хромец Д.Ю. и др. A.c. 1367577. Термосвая - 1987.

34. Хромец Д.Ю., Васильев Г.П., Спиридонов A.B., Хрустачев Л .В. и др." A.c. 1610953. Способ компенсации теплового воздействия фундамента на вечномерзлый грунт — 1990.

35. Васильев Г.П., Патокин В.Д. Свидетельство на полезную модель РФ 19318. Устройство для интенсификации теплоотдачи теплообменных аппаратов // Изобретения. Полезные модели. Официальный бюллетень. — 2001. —

№ 23. - С.494.

36. Абуев И.М., Васильев Г.П., Розин А.Г. Свидетельство на полезную модель РФ 20575. Устройство для утилизации теплоты сточных вод // Изобретения. Полезные модели. Официальный бюллетень. -2001,- №31.— С.466.

37. Васильев Г.П., Клепанда A.C., Филиппов Э.Б., Пашко П.В. и др. A.c. 1740547. Способ аккумулирования тепловой энергии в грунте // Изобретения. Официальный патентный бюллетень. - 1992. — №22.- с. 102.

38. Савин В.К., , Хромец Д.Ю., Спиридонов A.B., Васильев Г.П. и др. A.c. 1617126. Светопрозрачное ограждение //Открытия. Изобретения: Официальный бюллетень. - 1990. - № 48. — С. 125.

39. Васильев Г.П., Зарубин Г.В., Люцько К.В., Спиридонов A.B. и др. А.с.1412655. Культивационное сооружение // Открытия. Изобретения. Официальный бюллетень. - 1988. -№ 28. - С.13.

40. Васильев Г.П., Савин В.К., Кулеба Б.В., Хромец Д.Ю. и др. А.с.1697290. Светопрозрачное ограждение для теплицы - 1988.

41. Васильев Г.П., Зарубин Г.В., Люцько К.В., Спиридонов A.B., Хромец Д.Ю. A.c. 1539300. Оконный блок // Открытия. Изобретения. Официальный бюллетень. - 1990. - № 4. — С.92.

42. Васильев Г.П., Векслер Л.Б., Зарубин Г.В., Люцько К.В. и др. A.c. 1604985. Солнцезащитное устройство // Открытия. Изобретения. Официальный бюллетень. - 1990. -№ 41. - С.154.

43. Васильев Г.П., Гатов В.М., Зарубин Г.В., Хромец Д.Ю. и др. Патент РФ 1716295. Теплообменный элемент // Изобретения . Официальный патентный бюллетень. -1992. -№8. - С.161.

44. Васильев Г.П., Гатов В.М., Зарубин Г.В., Данилов В.Р. и др. Патент РФ 1783257. Теплонасосная установка// Изобретения. Официальный патентный бюллетень. - 1992 . - № 47. - С.131.

45. Васильев Г.П., Гатов В.М., Зарубин Г.В., Данилов В.Р. и др. Патент РФ 1809263. Теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения //Изобретения. Официальный патентный бюллетень. - 1993. -№ 14. — С.157.

46. Васильев Г.П., Захаров A.B., Башенков В.Г., Рыжик М.С. и др. Патент РФ 1815529. Солнечный коллектор//Изобретения. Официальный патентный бюллетень. - 1993. - № 18 - С.100.

47. Васильев Г.П., Горнов В.Ф.. Абуев И.М., Мареева И.И. , Тимофеев H.A. База данных. Типовые технологические решения теплонасосных систем жизнеобеспечения, когенерируюших тепловую и электрическую энергию. Свидетельство Роспатента РФ об официальной регистрации базы данных № 2003620240, 2003.- 117 С.

48. Васильев Г.П., Хрустачев Л.В., Розин А.Г., Абуев И.М. и др. Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии // Правительство Москвы Москомархитектура, ГУП «НИАЦ», 2001. - 66 С.

49. Васильев Г.П., Акопов Б.Л., Абуев И.М., Доброхотов A.B. и др. Отчет о выполнении НИОКР по государственному контракту № 02.447.11.5009 от 27 июня 2005 г. « Создание научно-технологических основ и оборудования для комплексного использования низкопотенциальных геотермальных ресурсов» Регистрационный номер 0120.0 510634.

49. Иванов Г.С., Гагарин. В .Г., Прохоров В.И., Васильев Г.П. и др. «Нормы теплотехнического проектирования ограждающих конструкций и оценки энергоэффективности зданий». Стандарт РНТО строителей СТО 17532043001-2005. М.ГУП «Центр проектной продукции в строительстве» 2006. - 50 С.

50. Vasiljev G.P. Geothermal heat pump systems of heat supply (GHPS): operating experience, technical and ecological aspects of rational integration into power balance of Russia . The 5-th International Conference on Cold Climate Heating,. Ventilation and Air-Conditioning, Moscow Russia, May 21-24, 2006 // Moscow « Abok-Press», 2006. - 20 C.

51. Васильев Г.П. , Акопов Б.Л., Тимофеев H.A., Мареева И.И. Отчет о выполнении НИОКР по НТО . «Развитие науки и технологий в интересах города» «Проведение исследований и разработка технологии использования в системах энергообеспечения объектов городского хозяйства нетрадиционных источников энергии» 2002-2003г.г. Регистрационный номер 01.2.00 314503.

52. Васильев Г.П., Горнов В.Ф., Абуев И.М., Мареева И.И. и др. Отчет о выполнении НИОКР по НТП «Развитие науки и технологий в интересах города» « Новые, системы электроснабжения удаленных от городских коммуникаций новых строительных объектов» 2002-2003г.г. Регистрационный номер 01.2.00 314504.

КОПИ-ЦЕНТР св. 7: 07: 10429 Тираж 100 жч. Тел. 185-79-54 г. Москва, ул Енисейская д. 36

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МИРОВОЙ ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ЗЕМЛИ В ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ ТЕПЛОНАСОСНЫХ СИСТЕМАХ ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ (ГТСТ) ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.

1.1 .Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев земли.

1.2.грунт поверхностных слоев земли, как источник низкопотенциальной тепловой энергии для теплохладоснабжения зданий и сооружений

1.3. Системы сюра низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли.

1.4. Существующий опыт использования низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли в теплонасосных системах теплохладоснабжения зданий и сооружений.

1.5. Математическое моделирование теплового режима систем сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев земли.

1.6. выводы по главе и задачи исследований.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ТЕПЛОНАСОСНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНУЮ ТЕПЛОВУЮ ЭНЕРГИЮ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ЗЕМЛИ.

2.1.Математическая модель пространственного нестационарного теплового режима систем сбора низкопотенциального тепла грунта поверхностных слоев Земли.

2.1.1.Особенности теплового режима систем сбора низкопотенциального тепла грунта, как объекта моделирования.

2.1.2.Метод математического моделирования теплового режима систем сбора низкопотенциального тепла грунта.

2.1.3.Пространственная и «псевдопространственная» теплогидравлические модели нестационарного теплового режима системы сбора низкопотенциального тепла грунта.

2.1.4.Решение системы уравнений, моделирующей псевдопространственный нестационарный тепловой режим горизонтальной систем сбора низкопотенциального тепла грунта.

2.1.4.1. Решение системы уравнений, моделирующей псевдопространственный нестационарный тепловой режим системы сбора низкопотенциального тепла грунта в условиях полной информативной неопределенности о температуре теплоносителя на входе в систему теплосбора

2.1.4.2. Решение системы уравнений, моделирующей псевдопространственный нестационарный тепловой режим системы сбора низкопотенциального тепла грунта при наличии информации о температуре теплоносителя на входе в систему теплосбора.

2.1.5.Методика определения эквивалентной теплопроводности грунтового массива, учитывающей изменение агрегатного состояния влаги в паровом пространстве грунта.

2.2.моделирование эксплуатационных режимов ГТСТ и оценка факторов, влияющих на эффективность использования низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев земли для теплохладоснабжения зданий и сооружений.

2.2.1. Компьютерная реализация математической модели нестационарного пространственного теплового режима систем сбора низкопотенциального тепла грунта. Программный комплекс HEATPUMP.

2.2.2. Основные факторы, определяющие тепловой режим систем сбора низкопотенциального тепла грунта и оценка эффективности многолетней эксплуатации геотермальных теплонасосных систем теплохладоснабжения зданий и сооружений.

2.2.2.1. Теплофизические свойства грунтов.

2.2.2.2. Эквивалентная теплопроводность.

2.2.2.3. Теплообмен между внутренней стенкой трубы грунтового теплообменника и теплоносителем системы теплосбора.

2.2.2.4. Теплотехнические параметры систем теплосбора.

2.2.2.5. Конструктивные факторы, определяющие тепловой режим систем сбора низкопотенциального тепла грунта и оценка эффективности многолетней эксплуатации ГТСТ.

2.2.2.6. Экономические аспекты влияния конструктивных параметров системы теплосбора на эффективность эксплуатации ГТСТ.

2.2.3. Комбинированное использование грунта и других источников низкопотенциальной тепловой энергии в теплонасосных системах теплохладоснабжения зданий и сооружений.

2.2.3.1. Комбинированное использование низкопотенциального тепла грунта и атмосферного воздуха.

2.2.3.2. Комбинированное использование низкопотенциального тепла грунта, вентиляционных выбросов и канализационных стоков.

2.3. Открытые системы сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли.

2.3.1. Исследования конструктивных и технических решений открытых систем сбора низкопотенциального тепла поверхностных слоев Земли

2.4. Выводыпо главе.

ГЛАВА 3. НАТУРНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ТЕПЛОНАСОСНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЕ ТЕПЛО ГРУНТА ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ЗЕМЛИ.

3.1. Цель и задачи натурных экспериментальных исследований.

3.2. Натурные исследования теплового режима опытных ГТСТ экспериментальных зданий демонстрационного комплекса «ЭКОПАРК «ФИЛИ» в Москве.

3.3. Натурные исследования теплового режима геотермальной тешонасосной системы теплоснабжения энергоэффективной сельской школы в деревне ФилипповоЛюбимскогорайона Ярославской области.

3.4. Натурные исследования теплового режима теплонасосной системы горячего водоснабжения экспериментального энергоэффективного

17 этажного жилого дома в Москве, в микрорайоне Никулино-2.

3.4.1. Тепловой режим базового отлого дома.

3.4.2. Экспериментальный энергоэффективный жилой дом.

3.5. Сравнение результатов экспериментальных и теоретических исследований.

3.6. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ ТЕПЛОНАСОСНЫХ СИСТЕМ ТЕЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЙ.

4.1. Системы сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли.

4.2. Теплонасосное оборудование.

4.3. Выводы по главе.

ГЛАВА 5. ОСОБЕННОСТИ КОМПОНОВОЧНЫХ, КОНСТРУКТИВНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ЗДАНИЙ, ОСНАЩЕННЫХ ГЕОТЕРМАЛЬНЫМИ ТЕПЛОНАСОСНЫМИ СИСТЕМАМИ ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ И ИХ РАЦИОНАЛЬНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ В СУЩЕСТВУЮЩУЮ СИСТЕМУ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ РОССИИ

5.1. Новые технологические схемы геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения.

5.2. Использование низкопотенциального геотермального тепла для теплоснабжения зданий и сооружений в районах распространения вечномерзлых грунтов.

5.3. Технические решения геотермальных теплонасосных систем теплохладоснабжения зданий.

5.4. выводы по главе.

ГЛАВА б. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОГО ТЕПЛА ГРУНТА ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ЗЕМЛИ ДЛЯ ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.

6.1. Технико-экономическая модель комплекса здание+ГТСТ+климат, как единой экоэнергетической системы.

6.2. Рациональный уровень теплозащиты ограждающих конструкций зданий, оснащенных теплонасосными системами энергоснабжения ko-генерирующими электрическую и тепловую энергию.

6.3. Рациональные параметры аккумуляционной теплонасосной системы горячего водоснабжения.

6.4. экологическая составляющая тарифов на энергоресурсы.

6.5. Оценка возможной эффективности внедрения геотермальных систем теплохладоснабжения зданий и сооружений для национальной экономики России.

6.6. Выводы по главе.

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ.

Эффективность использования энергии является своего рода индикатором научно-технического и экономического потенциала общества, позволяющим оценивать уровень его развития. Сопоставление показателей энергетической эффективности экономики России и развитых стран показывает, что удельная энергоемкость нашего валового внутреннего продукта (ВВП) в несколько раз выше. Так, уровень энергопотребления в расчете на единицу сопоставимого ВВП в России примерно в 4 раза выше, чем в США, - стране с высокой энерговооруженностью материального производства, сферы услуг и быта.

Одним из перспективных путей решения этой проблемы является применение новых энергоэффективных технологий, использующих нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ), и, в первую очередь, в области теплохладоснабжения зданий и сооружений, являющейся сегодня в России одним из наиболее емких потребителей топливно-энергетических ресурсов. Преимущества технологий теплохладоснабжения, использующих НВИЭ, в сравнении с их традиционными аналогами связаны не только со значительными сокращениями затрат энергии в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений, но и с их экологической чистотой, а также предоставляемыми новыми возможностями в области повышения степени автономности систем жизнеобеспечения зданий. По всей видимости, в недалеком будущем именно эти качества будут иметь определяющее значение в формировании конкурентной ситуации на рынке теплохладогенерирующего оборудования как в нашей стране, так и за рубежом.

В последнее десятилетие все большее распространение в мире получают новые энергоэффективные технологии жизнеобеспечения зданий, базирующиеся на применении теплонасосных систем теплохладоснабжения

ТСТ). Все широкомасштабные программы по экономии энергии, реализуемые за рубежом, предусматривают их широкое использование.

В наиболее общей конфигурации ТСТ здания или сооружения включает в себя следующие основные элементы:

- низкопотенциальную часть (источник низкопотенциальной тепловой энергии, или потребитель холода) - систему сбора низкопотенциаль ного тепла (систему теплосбора), или систему хладоснабжения (кондиционирования);

- высокопотенциальную часть (потребитель тепловой энергии) - системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения здания, или сооружения;

- теплонасосное оборудование.

С точки зрения термодинамики тепловой насос (ТН) представляет собой обращенную холодильную машину и, по аналогии, содержит испаритель, конденсатор и, как правило, компрессор. В основном используются два типа ТН: абсорбционный и наиболее распространённый - парокомпрессионный. Если в холодильной машине основной целью является производство холода путём отбора тепла из какого-либо объёма испарителем, а конденсатор осуществляет сброс тепловой энергии в окружающую среду, то в тепловом насосе картина обратная. Конденсатор является тегоюобменным аппаратом, выделяющим «полезное» тепло для потребителя, а испаритель - теплообмен-ным аппаратом, утилизирующим низкопотенциальную тепловую энергию: вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) и (или) нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ). Среди возможных источников низкопотенциальной тепловой энергии необходимо выделить следующие:

- окружающий воздух;

- грунт поверхностных слоев Земли;

- водоёмы и природные водные потоки;

- вентиляционные выбросы зданий и сооружений;

- канализационные стоки;

- сбросное тепло технологических процессов.

Проведенный анализ эффективности различных источников низкопотенциальной тепловой энергии показал, что в почвенно-климатических условиях России наиболее перспективными являются ТСТ зданий и сооружений, использующие в качестве источника тепла низкого потенциала повсеместно доступный грунт поверхностных слоев Земли.

Грунт поверхностных слоев Земли фактически представляет собой тепловой аккумулятор неограниченной емкости, тепловой режим которого формируется под воздействием двух основных факторов: солнечной радиации и потока радиогенного тепла, поступающего из земных недр.

За прошедшее десятилетие в мире значительно увеличилось количество ТСТ, использующих низкопотенциальное тепло поверхностных слоев Земли. В англоязычной технической литературе такие системы обозначаются как «GHP» - «geothermal heat pumps», геотермальные тепловые насосы. Наибольшее распространение эти системы получили в США, Канаде и в странах центральной и Северной Европы: Австрии, Германии, Швеции и Швейцарии. Сегодня в мире общая установленная мощность подобных ТСТ приближается к 7 млн. кВт [223]. Мировым лидером по величине использования низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли на душу населения является Швейцария.

В России, к сожалению, построены и эксплуатируются лишь единичные здания, оснащенные ТСТ, использующими низкопотенциальное тепло поверхностных слоев Земли, наиболее интересные из которых представлены в настоящей диссертации.

Основной вклад в научное обеспечение развития этого направления был сделан зарубежными учеными, среди которых нужно выделить

Ж.Лунда, Л.Рибаха, К.Шлоссера и Р.Гордона. Вместе с тем, существенные успехи в создании теоретических основ и математических моделей теплового режима теплонасосных систем теплоснабжения зданий и сооружений связаны с именами российских ученых: ЮАТабунщикова, В.Н.Богословского, Е.Я.Соколова, Е.С.Мартыновского, А.В.Лыкова и других.

Такое положение дел с внедрением в практику отечественного строительства геотермальных теплонасосных систем теплохладоснабжения (ГТСТ) зданий и сооружений связано с рядом объективных обстоятельств, таких, как переход национальной экономики к рыночным отношениям, искаженные тарифная политика и структура цен на энергетические ресурсы, а также господствующая до недавнего времени в России доктрина повсеместной централизации теплоснабжения, доставшаяся в «наследство» от энергорасточительного СССР. Но основным препятствием, сдерживающим внедрение ГТСТ, является фактическое отсутствие математического, программного и нормативного обеспечения проектирования и строительства этих систем в почвенно-климатических условиях России.

Дело в том, что в отличие от традиционных аналогов для ТСТ и, в особенности для ГТСТ, характерны повышенные единовременные капитальные вложения при сравнительно низких эксплуатационных издержках. Вместе с тем их применение позволяет не только обеспечить экономию энергоресурсов, но и получить значительный экологический эффект от сокращения сжигания традиционного органического топлива. Таким образом, эффективность ГТСТ в значительно большей степени, чем традиционного теплоге-нерирующего оборудования, зависит от согласованности всех элементов комплекса: здание + система теплоснабжения+ климат+окружающая среда.

В связи с этим особую актуальность приобретает вопрос создания математического, программного и нормативного обеспечения проектирования и строительства геотермальных теплонасосных систем теплохладоснабжения, позволяющего сформулировать требования к рациональной конфигурации ГТСТ и базирующегося на подходе к комплексу здание+ГТСТ+ кли-мат+окружающая среда как к единой экоэнергетической системе.

Решению этих проблем - созданию математического, программного и нормативного обеспечения проектирования и строительства геотермальных теплонасосных систем теплохладоснабжения зданий и сооружений и посвящена настоящая диссертация.

Основной целью диссертации является создание научных основ использования низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли для теплохладоснабжения зданий и сооружений.

В процессе исследований были решены следующие научно-технические задачи:

-проанализирован отечественный и зарубежный опыт использования низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли для целей теплоснабжения;

- разработан комплекс математических и компьютерных моделей нестационарного пространственного теплового режима грунтового массива систем сбора тепла поверхностных слоев Земли, в том числе и моделей учитывающих фазовые переходы поровой влаги в грунте при многолетней эксплуатации ГТСТ;

-созданы экспериментальные объекты- здания, оснащенные ГТСТ и опытными образцами разработанного теплонасосного оборудования, разработаны методики, организован и проведен комплекс натурных экспериментальных исследований по оценке теплового режима экспериментальных зданий и эффективности эксплуатации опытных ГТСТ;

-разработаны новые методы и технологии использования в почвенно-климатических условиях территории России низкопотенциальных геотермальных ресурсов для теплохладоснабжения зданий и сооружений;

- выполнена натурная апробация разработанных конструктивных, технических и технологических решений, а также проведено в натурных условиях эксплуатации экспериментальное подтверждение адекватности разработанных математических и компьютерных моделей реальным физическим процессам, протекающим в период эксплуатации в системах сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли;

- с помощью разработанных математических и компьютерных моделей проведен комплекс численных экспериментов по выявлению рациональной для почвенно-климатических условий территории России конфигурации ГТСТ и изучению влияния теплотехнических параметров грунта и конструктивных особенностей систем теплосбора и ограждающих конструкций зданий на эффективность и устойчивость многолетней эксплуатации геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения.

Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованной литературы и приложения.

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

В заключение по диссертации были сделаны следующие выводы:

1. Технология использования низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли в геотермальных теплонасосных системах тепло-хладоснабжения (ГТСТ) зданий представляет собой одно из наиболее эффективных и динамично развивающихся направлений интеграции в мировой энергетический баланс нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Общий прирост объемов использования геотермальных ТСТ в мире составляет 10% в год.

2. Впервые в России в натурных условиях экспериментально подтверждена принципиальная возможность и энергетическая эффективность многолетней эксплуатации в почвенно-климатических условиях центральной полосы РФ теплонасосных систем теплоснабжения зданий, использующих низкопотенциальную тепловую энергию грунта поверхностных слоев Земли.

3. Преимущества ГТСТ, в сравнении с их традиционными аналогами, связаны не только со значительными сокращениями затрат энергии в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений, но и с их экологической чистотой, а также предоставляемыми новыми возможностями в области повышения степени автономности систем жизнеобеспечения зданий. Именно эти качества в самом ближайшем будущем будут иметь определяющее значение в формировании конкурентной ситуации на рынке теплохладогенерирующего оборудования, как в нашей стране, так и за рубежом.

4. Установлено, что в отличие от традиционных аналогов, для ГТСТ характерны повышенные единовременные капитальные вложения при сравнительно низких эксплуатационных издержках. Вместе с тем их применение позволяет не только обеспечить экономию энергоресурсов, но и получить значительный экологический эффект от сокращения сжигания традиционного органического топлива. Таким образом, эффективность ГТСТ в значительно большей степени, чем традиционного теплогенерирующего оборудования, зависит от согласованности всех элементов комплекса: здание + ГТСТ + окружающая среда, в связи, с чем их проектирование должно базироваться на рассмотрении этого комплекса, как единой экоэнергетической системы.

5. Для геоклиматических условий территории России экспериментально доказана эффективность эксплуатации систем сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли при отрицательных температурах грунтового массива, окружающего грунтовый теплообменник (термоскважины), что позволяет вовлечь в положительный тепловой баланс ГТСТ скрытую теплоту фазового перехода, выделяющуюся при замерзании влаги, содержащейся в поровом пространстве грунта, так называемый эффект «нулевой завесы».

6. Установлено, что интенсивность падения во времени удельного теплосъе-ма с одного погонного метра длины грунтового теплообменника, начиная с 22-х суток эксплуатации, практически не зависит ни от теплопроводности, ни от теплоемкости грунта, практически неизменна по длине грунтового теплообменника и целиком и полностью определяется коэффициентом теплообмена между теплоносителем и внутренней поверхностью труб грунтового теплообменника. Причем с увеличением сц интенсивность падения удельного теплосъема увеличивается, а с его уменьшением тоже уменьшается.

7. Особого внимания заслуживает обнаруженный в процессе исследований факт неочевидности положительного влияния высокой теплоемкости грунта на эффективность системы теплосбора. Оказалось, что если в первый год эксплуатации повышенная теплоемкость грунта увеличивает эффективность системы теплосбора (более высокие температуры грунта), то на пятый год эксплуатации - ухудшает (грунт восстанавливается менее интенсивно).

8. Зависимость эффективности ГТСТ (годового энергопотребления) от радиуса трубы термоскважины грунтового теплообменника, имеет ярко выраженный экспоненциальный характер, причем наиболее значительное влияние радиуса трубы наблюдается в пределах от 0,05 до 0,125 м. Дальнейшее увеличение радиуса термоскважины незначительно влияет на эффективность работы ГТСТ.

9. Зависимость эффективности ГТСТ (годового энергопотребления) от длины трубы термоскважины грунтового теплообменника, имеет ярко выраженный экспоненциальный характер, причем наиболее значительное влияние длины трубы наблюдается в пределах от 10 до 50 м. Дальнейшее увеличение длины термоскважины незначительно (относительно) влияет на эффективность работы ГТСТ.

10. Полученные данные подтверждают достаточно заметную зависимость эффективности ГТСТ от длительности ее эксплуатации, но вместе с тем, наглядно свидетельствуют о том, что к 5-му году эксплуатации тепловой режим системы теплосбора фактически становится квазипериодическим и последующее потребление энергии из грунта не вызывает увеличения отклонения установившегося теплового режима от естественного теплового режима грунта.

11. Оптимальные значения радиуса труб термоскважин (с точки зрения минимума приведенных затрат на строительство и эксплуатацию термоскважины, как при существующих, так и перспективных ценах на энергоресурсы) лежат в пределах от 0,075-0,1 метра.

12. Оптимальные значения длины труб термоскважин (с точки зрения минимума приведенных затрат на строительство и эксплуатацию термоскважины, как при существующих, так и перспективных ценах на энергоресурсы) лежат в пределах от 10 до 20 метров.

13. В климатических условиях Москвы и средней полосы России использование наружного воздуха в качестве источника тепла низкого потенциала для испарителей ГТСТ является не эффективным. Грунт, окружающий системы теплосбора геотермальных систем имеет более высокий температурный потенциал, и как следствие, коэффициенты преобразования энергии у геотермальной ТСТ выше, чем у воздушной. Возможно использование наружного воздуха как источника низкопотенциального тепла в комбинации с грунтом (октябрь и апрель), но это нужно в конкретных случаях обосновывать экономически.

14. В натурных условиях эксплуатации ГТСТ достигнут средний за отопительный сезон удельный теплосъем с 1 пог. м длины термоскважины, равный 120 Вт/пог.м.

15. Установлено, что при эксплуатации систем сбора низкопотенциального тепла грунта в течение отопительного сезона наблюдаются три характерных периода: начальный (продолжительность около 1,5 месяцев), характеризующийся заметным понижением температуры теплоносителя системы тепло-сбора и, соответственно, окружающего грунтового массива; стабилизационный (продолжительностью около 2,5 месяцев), характеризующийся стабильным температурным режимом системы теплосбора или незначительными его изменениями; заключительный период (продолжительностью 1,5-2 месяца), во время которого начинается повышение температур (восстановление температурного потенциала) грунта системы теплосбора.

16. Экспериментально установлено, что в натурных условиях эксплуатации централизованных систем теплоснабжения жилых домов в Москве более, чем в 45 % наблюдений (100 % наблюдений - отопительный сезон) фактическая температура теплоносителя в подающем трубопроводе системы отопления и горячего водоснабжения находится ниже 55°С, что свидетельствует о возможности и перспективности интеграции тепловых насосов в сучествующие системы теплоснабжения (отопления и горячего водоснабжения) жилых зданий.

17. Впервые в почвенно-климатических условиях РФ экспериментально апробирована возможность комбинированного использования низкопотенциальной тепловой энергии грунта и вентиляционных выбросов здания в геотермальных теплонасосных системах теплоснабжения жилых зданий. При этом установлено, что в подобных системах грунтовый теплообменник фактически выполняет роль сезонного аккумулятора низкопотенциальной тепловой энергии, который «разряжается» во время отопительного сезона и «заряжается» в остальное время года.

18. Экспериментально установлено, что при комбинированном использовании в ГТСТ низкопотенциальной тепловой энергии грунта и вентиляционных выбросов системы сбора низкопотенциального тепла грунта могут круглогодично эксплуатироваться при положительных температурах теплоносителя, что позволяет значительно сократить или вовсе отказаться от применения в них незамерзающих жидкостей - антифризов.

19. Экспериментально доказана и апробирована в натурных условиях работоспособность схемы применения тепловых насосов в аккумуляционных системах горячего водоснабжения, использующих ночной тариф для зарядки баков-аккумуляторов горячей воды. При этом установлена эффективность двухступенчатого аккумулирования горячей воды: в низкотемпературных баках-аккумуляторах (температура хранения 40-45°С), «заряжаемых» от тепловых насосов, и в высокотемпературных баках-аккумуляторах (температура хранения 75-95°С), «заряжаемых» за счет прямого элекгронагрева воды в ночное время.

20. Установлено, что в теплонасосных системах горячего водоснабжения применение полотенцесушителей, встроенных в контур ГВС, должно быть экономически обосновано. В отдельных случаях возможно эффективнее применить автономные полотенцесушители с электронагревом и таймером, выключающим нагрев после окончания сушки.

21. Экспериментально подтверждена адекватность разработанных математических и компьютерных моделей нестационарного теплового режима систем сбора низкопотенциального тепла грунта реальным физическим процессам, протекающим в грунте при эксплуатации ГТСТ.

22. Установлено, что применение новой технологии совместной выработки электрической и тепловой энергии с помощью ГТСТ эффективно, с точки зрения минимума приведенных затрат, при приведенном сопротивлении теплопередаче ограждающих конструкций здания равном 2,4 - 2,5 (м2 °С)/Вт (нормативный уровень) 3,2 (м2 °С)/Вт. Этот факт позволяет значительно повысить экономическую привлекательность систем с ГТСТ и обеспечить снижение приведенных затрат на строительство и эксплуатацию объекта. Проведенные многочисленные «численные эксперименты» при разных исходных данных и при перспективных ценах на газ подтвердили этот вывод. Единственный параметр, который существенно влияет на конфигурацию системы энергоснабжения и рациональное сопротивление теплопередаче ограждений - это экологическая составляющая в тарифе на традиционное топливо, или Уэк - экологический ущерб от загрязнения окружающей среды продуктами его (топлива) сгорания.

23. Использование ГТСТ в районах распространения вечно-мерзлых грунтов позволяет не только решить проблему теплоснабжения зданий, но и одновременно стабилизировать температурный режим вечномерзлых грунтовых оснований, тем самым значительно повысив надежность зданий. Учитывая стоимость энергетических ресурсов в районах распространения вечно-мерзлых грунтов, трудно переоценить возможный экономический эффект от применения ГТСТ в этих районах.

24. Стратегической задачей программы внедрения ГТСТ в России должно являться обеспечение энергией по этой технологии к 2010 году 1 процента рынка вводимого в эксплуатацию жилья, а к 2015 году доведение доли ее (технологии) присутствия на этом рынке до 5 процентов. Как уже отмечалось, «Концепция развития строительного комплекса Российской Федерации на перспективу до 2010 года» предусматривает к 2010 году выход строительной отрасли на объем ежегодного ввода в эксплуатацию нового жилья не менее 80 млн.кв.м в год, а за период 2005 - 2010 годы в стране планируется построить 280 - 300 млн.кв.м жилья, отвечающего современным требованиям.

1. Абакумов Е.В., Горелов П.В., Горелов C.B. и др. Использование автономных источников энергии // Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт: Тр. 2 междунар. науч.-техн. конф., Тобольск, 8-11 сент. 2004 г. 4.2. Тобольск, 2004. - С.227-232.

2. Аверьянов В.К., Зарецкий Р.Ю. Повышение эффективности функционирования малых теплоэнергетических установок // Инж. системы. АВОК -Сев.-Зап. 2003. - N 4. - С.61-62.

3. Александров A.B. Индивидуальные тепловые пункты и котельные крышного исполнения // Строит, материалы, оборуд., технологии XXI века. -2004.-N 10(69).-С.36-37.

4. Алексеев Ю.П., Голубчиков С.Н. Геотермальные ресурсы России // Энергия: экон., техн., экол. 2004. - N 3. - С.42-45.

5. Алпатов Б.П., Сотникова O.A., Куцыгина O.A. Выбор проектного варианта системы децентрализованного теплоснабжения // Проблемы охраны производственной и окружающей среды: Матер, междунар. науч.-техн. конф., 15-16 дек. 1997 г. Волгоград, 1997. - С.129-130.

6. Аметистов Е.В., Клименко A.B., Леонтьев А.И. и др. Приоритетные направления перехода муниципальных образований на самообеспечение тепловой и электрической энергией // Изв. АН. Энергетика. 2003. - N1. -С.107-117.

7. Байков И.Р., Смородов Е.А., Шакиров Б.М. Принципы реконструкции системы энергоснабжения населенных пунктов // Изв. вузов. Пробл. энергетики.-2001.-N9-10.-С.77-81.

8. Байтингер Н.М., Бурцев В.В. Современный взгляд на некоторые проблемы централизованного теплоснабжения // Проектирование и строительство в Сибири. 2004. - N 4(22). - С.40-42.

9. Барон В.Г. К вопросу выбора расчетных температур систем независимого отопления и горячего водоснабжения (Взгляд на проблему проектировщиков изготовителей теплообменного оборудования) // Теплоэнергоэффек-тивные технологии. - 2004. - N 1(34). - С.58-59.

10. Барсуков В.В., Пролеев К.В. Водогрейные котлы малой мощности // Техника для гор. хозяйства. 2003.-Nl.-C.10-H.

11. Батенин В.М., Масленников В.М., Цой А.Д. О роли и месте децентрализованных источников энергоснабжения // Энергосбережение. 2003. - N 1. -С.14-16,18.

12. Башкин Б.В., Милейковский Ю.С. Применение альтернативных источников электрической и тепловой энергии для модернизации энергетической системы России // Энергосбережение и водоподготовка. 2002. - N 2. - С.37-40.

13. Безуглов И. Будущее за автономными котельными // Энергетик. 2000. -Nll.-C.25.

14. Безуглов И. Современные котельные для российского климата // Энергосбережение. 2001. - N 4. - С.52.

15. Белозерцев В.Н., Бирюк В.В., Серебряков P.A. Автономные, экономичные и экологически чистые системы локального теплоснабжения // Науч. тр. ВИЭСХ. 2000. - Т.86. - С.173-180.

16. Беркут H.A. Воздушное отопление отопление XXI века // Строит, материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2003. -Nil.- С.28-29.

17. Бляшко Я.И., Ванжа А.И. Малогабаритный комплекс по выработке электрической и тепловой энергии для автономных потребителей // Электрика. 2004.-N 4. - С.5-8.

18. Борзов В.П. Модернизация сельских систем теплоснабжения. Кострома: КГСХА, 2003. - 150 с.

19. Боровков В.М., Зысин JI.B. Основные направления развития мини-ТЭЦ на основе современных парогазовых технологий // Изв. АН. Энергетика. -2001. -N 1. -С.100-105.

20. Буланов H.A. Системы инфракрасного отопления экономия средств и энергоресурсов // Теплоэнергоэффективные технологии. - 2001. - N 3. - С.43-44; N 4. - С.70-72.

21. Бум Д. Рынок тепловых насосов в Европе. VI конференция международного энергетического Агентства по тепловым насосам. Берлин, 1999.

22. Валеев X. -М.М., Школа A.B. Индивидуальные системы теплоснабжения. Современный взгляд // Энергонадзор-информ. 2001. - N 3. - С. 18-19.

23. Васильев Г.П. Энергоэффективный экспериментальный жилой дом. в микрорайоне Никулино-2 //АВОК.- № 4,2002, с. 10-18.

24. Васильев Г.П. Экономически целесообразный уровень теплозащиты зданий // Энергосбережение.-2002, № 5.С.48-51.

25. Васильев Г.П. Энергоэффективные здания с теплонасосными системами теплоснабжения// ЖКХ.-2002, № 12, ч.1,с.73-78.

26. Васильев Г.П. Использование низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоёв земли для теплохладоснабжения здания // Теплоэнергетика. 1994. №2.

27. Васильев Г.П. Энергоэффективный дом в Москве //АВОК-1999 №4.

28. Васильев Г.П. Экологические аспекты внедрения нетрадиционных возобновляемых источников энергии в энергетический баланс Москвы. //Специализированный журнал «Энергосбережение» -2004, №1 стр.34-38.

29. Васильев Г.П., Крундышев Н.С. Энергоэффективная сельская школа в Ярославской области // АВОК.- 2002, № 5.С.22-24.

30. Васильев Г. П., Шилкин Н.В. Использование низкопотенциальной тепловой энергии земли в тегоганасосных системах // АВОК.- 2003, № 2, с.52-60.

31. Воробьев A.A. Гидротермеры для нагрева жидкости // Технологии. Оборудование. Материалы (Прилож. к журн. "Экономика и производство"). -2003.-N 4(74).-С.56-57.

32. Гликсон A.JL, Дорошенко A.B. Гелиосистемы и тепловые насосы в системах автономного тепло- и холодоснабжения // АВОК: Вентиляция. Отопление. Кондиционирование. 2004. - N 7. - С. 18-22.

33. Горбачев B.C. Энергосберегающие методы и технические средства комплексного тепло- и холодоснабжения сельскохозяйственного производства и быта // Науч. тр. ВИЭСХ. 1998. - Т.84. - С.3-14.

34. Дмитриев А.Н. Управление энергосберегающими инновациями. Издательство Ассоциации строительных вузов. М., 2001.- 314 с.

35. Доронин М.С., Доронина В.Д., Пучкова И.Ю. Влияние децентрализации систем теплоснабжения на тарифы в региональных энергосистемах // Пробл. совершенствования топливно-энергетического комплекса. 2001. -N1. - С.92-96.

36. Дубинин B.C., Лаврухин K.M. Перспективы использования поршневых машин для децентрализованной комбинированной выработки тепловой и электрической энергии // Строит, матер., оборудов., технол. XXI в. 2001. -N 6(29). - С.30-31; N 7(30). - С.36-37.

37. Евсеев Г.А. Высокоэкономичные котлы для децентрализованных систем теплоснабжения // Энергосбережение и водоподготовка. 2002. - N 4. -С.27-30.

38. Жакатаев Т.А. О возможном верхнем пределе к.п.д. газовой водогрейной установки // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2004. - N5-6. - С. 114117.

39. Жила В.А., Маркевич Ю.Г. Выбор проектного варианта системы теплоснабжения населенного пункта по степени централизации источников теплоты // Полимергаз. 2003. - N 2(26). - С.37-40.

40. Жирнов А.Б., Давыденко A.A. Теплогенераторы основа теплоэнергетики Дальнего Востока // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: Тр. 3 Междунар. науч.-техн. конф., Москва, 14-15 мая 2003 г. 4.1. - М.: ВИЭСХ, 2003. - С.252-255.

41. Загорский В.А. Децентрализованная выработка различных видов энергии газотурбинными установками. Самара: Изд-во СамГТУ, 2001. -87 с.

42. Загорский В.А. Повышение эффективности ГТУ на базе авиационных ГТД и их использование для децентрализованной выработки различных видов энергии: Автореф. дис. д-ра техн. наук / Саратов, гос. техн. ун-т. Саратов, 1997. - 36 с.

43. Зайцев JI. Автономные источники тепло- и энергоснабжения: "за" и "против" // ТЭК Украины. 2002. - N 4. - С.49-50.

44. Захаров A.B. Элекгрокотлы в системах отопления // АВОК: Вентиляция. Отопление. Кондиционирование. 2003. - N 3. - С.98.

45. Захаров Г.А. Новое поколение стальных водогрейных теплогенераторов для жилищно-коммунального комплекса Приморского края // Тр. ДВГТУ. 2003. - Вып. 134, - С.39-42.

46. Золотов В.П. Локальное теплоснабжение // Веста. Самарск. гос. техн. ун-та. Сер. Техн. науки. 2004. - Вып.24. - С. 183-187.

47. Иванов Б. Бытовые котлы: статистика предложений в Интернете // Ак-Ba-TepM.-2004.-N4.-C.30.

48. Иванов В. Что нужно знать об импортных котлах и их применении // Аква-Терм. 2004. - N 4. - С.56-58.

49. Иванов С.И., Гази Е.Р., Гази Р.Д. От централизованного теплоснабжения к децентрализованному // Техника для городского хозяйства. - 2003. -N2. - С.14-15.

50. Иванова И.Ю. Оценка экономической эффективности вариантов развития малой энергетики: Автореф. дис. канд. экон. наук / Ин-т систем энергетики СО РАН. Иркутск, 2004. - 24 с.

51. Ильин A.A., Черненков В.П. Технико-экономические показатели автономного теплоснабжения // Тр. ДВГТУ. 2003. - Вып.134. - С.81-82.

52. Ильин A.A., Щетинин В.М. Использование электроэнергии и твердого топлива в водяных системах отопления жилых домов усадебного типа // Тр. ВДГТУ. 2003. - Вып.134. - С.77-79.

53. Ильин A.A., Щетинин В.М. К вопросу экономической эффективности строительства модульных котельных при реконструкции систем теплоснабжения потребителей, удаленных от существующих теплоисточников // Тр. ДВГТУ. 2003. - Вып.134. - С.74-76.

54. Ильин P.A., Ильин А.К. Об эффективности мини-ТЭЦ // Веста. Воронеж. гос. техн. ун-та. Сер. Энергетиа. 2002. - Вып.7.2. - С.81-84.

55. Инструкция по размещению тепловых агрегатов, предназначенных для отопления и горячего водоснабжения одноквартирных или блокированных жилых домов: Введ. 13.09.96. Официальное издание. М., 1996. - 5 с.

56. Кавицкий С.И. Отопление: время газовых конвекторов // Строит, матер., оборуд., технол. XXI века. 2002. - N 7. - С.20-21.

57. Казаков A.B. Энергетическая установка местного теплоснабжения // Современные техника и технологии: Тр. 5 обл. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и мол. ученых. Томск: ТПУ, 1999. - С. 13-14.

58. Казанский Е.Б. Использование автономных теплоэлектростанций (АТЭС) для повышения эффективности энергообеспечения в Москве // Энергосбережение и пробл. энергетики Зап. Урала. 2001. - N 3. - С.27-28.

59. Калаушин Ю.В., Шарипов М.А. Поквартирное теплоснабжение многоэтажных жилых домов // АВОК: Вентиляция. Отопление. Кондиционирование. 2003.-N 1. - С.62-63.

60. Калинин М.И., Хахаев Б.Н., Баранов A.B. Геотермальное теплоснабжение центральных регионов России с использованием мелких и глубоких скважин // Электрика. 2004. - N 4. - С.8-12.

61. Калиниченко А.Б. Применение нетрадиционных, экологически чистых, высокоэффективных технологий при решении проблем автономного энергоснабжения // Энергосбережение и водоподготовка. 2001. - N 1. - С. 16-23.

62. Кириллов В.А., Кузин H.A., Куликов A.B. Применение каталитического способа окисления углеводородных газов для получения тепла в бытовой теплоэнергетике // Теплоэнергетика. 2000. - N 1. - С. 18-22.

63. Китайцева Е.Х. Удаление продуктов сгорания // Полимергаз. 2004. -N1. - С.47-48.

64. Ковязина Т.Н. Эффективные системы теплоснабжения // Строит, вестн. Тюменской области. 2003. - N 2(23). - С. 56.

65. Козлов С.А. Энергосбережение путем внедрения децентрализованных и автономных систем теплоснабжения // ПГС. 2003. - N 7. - С.29-30.

66. Козлов С.А., Сахаров С.С. Технико-экономическое обоснование применения систем децентрализованного теплоснабжения // Водоснабжение и сан. техника. 1993. - N 3. - С. 14-15.

67. Комаров Д.Ю. Применение мини-ТЭЦ на предприятиях железнодорожного транспорта // Труды молодых ученых, аспирантов и докторантов. Петербургский государственный университет путей сообщения. 2001. - N 5. - С.31-34.

68. Комбинированные системы солнечного теплоснабжения с тепловыми насосами и аккумуляторами тепла / Шпильрайн Э.Э., Амадзиев A.M., Вайн-пггейн С.И., Мозговой А.Г. // Теплоэнергетика. 2003. - N 1. - С.19-22.

69. Коновалова Е.Б. Котельное оборудование для автономного отопления домов и коттеджей // Энергосбережение. 2002. - N 5. - С.60-61.

70. Костюнин В.В., Валуев Р.В., Рыжков А.Ф. Мини-ТЭЦ-ДВС на твердом топливе // Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности: Матер. 3 Рос. науч.-техн. конф. Ульяновск, 24-25 апр. 2001 г. -Ульяновск: УлГТУ, 2001. С.323-326.

71. Котлер В.Р., Серков Д.Е. Использование биомассы в местных системах теплоснабжения (опыт энергетиков Швеции) // Строит, материалы, оборуд., технологии XXI века. 2000 - N 8. - С.24-25.

72. Крупное Б.А. О теплоснабжении вчера, сегодня, завтра // Строит, матер., оборуд., технологии XXI века. 2004. - N 4(63). - С.66-67.

73. Курбанов А.З. Автономное комплексное теплоснабжение предприятий стройиндустрии // Новости теплоснабжения. 2000. - N 2. - С.29-31.

74. Курбанов А.З. Автономные источники теплоснабжения и горячего во-дообеспечения // Энергосбережение. 2002. - N 1. - С.21-22.

75. Курбанов А.З. Условия экологической безопасности и эффективности автономных источников теплоснабжения // Энергосбережение (Украина). -2001. -N 12. С. 13-20.

76. Курбанов А.З. Энергосберегающее оборудование для автономных комплексных систем теплоснабжения промышленных предприятий. Тверь: ГЕРС, 2001. -104 с.

77. Курносов Н.Е., Курносов В.Е., Тарнопольский A.B. Вихревая энергосберегающая технология // Актуальные проблемы науки и образования: Тр. Междунар. юбил. симп. (АПНО-2003), Пенза, 19-22 нояб. 2003 г. Т.2. Пенза: Инф.-изд. центр ПТУ, 2003. - С.214-216.

78. Лапир М.А. Тенденции и задачи автономного теплоснабжения в Москве // Энергосбережение. -1999. N 3. - С.20-21.

79. Ливчак В.И. К вопросу использования газовых котельных в качестве источника теплоснабжения или электрической энергии // Энергосбережение. -2000. -N3. -С.62-63.

80. Лютиков Г. Преимущества автономного теплоснабжения // Энергосбережение в Поволжье. 2002. - N 4. - С.56-58.

81. Макаров A.A., Фортов В.Е. Тенденции развития мировой энергетики и энергетическая стратегия России // Вестн. РАН. 2004. - Т.74, N 3. - С. 195208.

82. Макаров В.В., Сериков В.В., Сергиенко М.В. Энергосберегающие комбинированные мини-котельные установки для теплоснабжения в условиях Крыма // Пром. теплотехника. 2004. - Т.26, N 1. - С.65-69.

83. Макарова Е.М. Энергоснабжение малых городов и населенных пунктов при реализации региональных программ развития топливно-энергетического комплекса // Теплоэнергетика. 2002. - N 12. - С.66-70.

84. Мартынов A.B., Янов A.B., Головко В.М. Система децентрализованного теплоснабжения на базе автономного теплогенератора // Строит, матер., оборуд., технол. XXI века. 2003. -Nil.- С.ЗЗ.

85. Маслов В. Как обогреть Россию? // Энергия: экон., техн., экол. 2003. -N11. - С.42-44.

86. Маслов B.B. Системы отопления: экология, экономика, перспективы // ЖКХ. 2002. - N 11, ч.1. - С.62-67.

87. Махов JIM. Использование гидравлического разделителя в схеме децентрализованного теплоснабжения здания // Энергосбережение и водопод-гоговка. 2001. - N1. - С.26-30.

88. Махов JIM. Использование гидравлического разделителя при децентрализованном теплоснабжении здания // АВОК: Вентиляция. Отопление. Кондиционирование. 2000. - N4. - С.60-62,64,65.

89. Махов JI.M. Основные критерии выбора теплогенератора для системы автономного теплоснабжения индивидуального жилого дома // АВОК: Вентиляция. Отопление. Кондиционирование. 2001. - N 4. - С. 12-14,16.

90. Меркушев С.И., Зверев О.Д. Разработка универсальных теплогенераторов для фермерских хозяйств // Энергосбережение теория и практика: Тр. 1 Всерос. шк.-семинара мол. ученых и специалистов. Москва, 15-18 апр. 2002 г. - М.: МЭИ, 2002. - С.196.

91. Методические рекомендации по расчету и выбору систем отопления и горячего водоснабжения сельских жилых домов. М.: ВИЭСХ, 1994. - 105 с.

92. Минин В.А. Перспективы применения ветроэнергетических установок для теплоснабжения потребителей Севера // Теплоэнергетика. 2003. - N 1. -С.48-53.

93. Мирская С.Ю. Математические модели теплоснабжения зданий с автономным источником тепла: Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук / Ростов- на-Дону гос. акад. сельхоз. машиностроения. Ростов-на-Дону, 2003. - 18 с.

94. Могилат Г.А. Исследование вопросов выбора целесообразных систем теплоснабжения индивидуального жилого сектора сельских населенных пунктов: Автореф. дис. канд. техн. наук / Ленингр. инж.-строит. ин-т. Л., 1977.-24 с.

95. Наумов А.Л. К вопросу о перспективах развития инженерных систем зданий // Энергосбережение. 2000. - N 4. - С.24-25.

96. Наумов А.Л. Преодоление барьеров при внедрении автономного теплоснабжения в проекте ГЭФ / ПРООН // Энерго- и ресурсосбережение XXI век: Матер. 1 междунар. науч.-пракг. Интернет-конф., Орел, июль-нояб. 2002 г. - Орел: ОГТУ, 2002. - С.295-299.

97. Николаев Ю.Е. Выбор оптимального варианта развития малых ТЭЦ в системах децентрализованного теплоснабжения // Пром. энергетика. 2001. -N1. - С.15-17.

98. Норкин В.И., Семилетов C.B. Автономное энергообеспечение теплом и электричеством // Теплоэнергоэффективные технологии. 2004. - N 2(35). -С.10-17.

99. Осадчий Г.Б. Нетрадиционные варианты энергосбережения // Вестн. машиностр. 2004. - N 2. - С.73-76.

100. Осадчий Г.Б. Преобразователь низкопотенциальной тепловой энергии со сверхвысоким КПД // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2000. - N 9-10. -С.108-110.

101. Патент № 51637 от 27.02.2006 Геотермальная теплонасосная система теплоснабжения и холодоснабжения зданий и сооружений/ Васильев Г.П., Тимофеев H.A., Горнов В.Ф., Лесков ВАЛ «Изобретения. Полезные модели» Официальный бюллетень. 2006. № 6.

102. Патент № 51635 от 27.02.2006 Устройство для извлечения тепловой энергии из грунта/ Васильев Г.П., Тимофеев H.A., Горнов В.Ф., Лесков В.А. // «Изобретения. Полезные модели» Официальный бюллетень -2006. №6.

103. Патент № 51636 от 27.02.2006 Устройство для компенсации теплового воздействия фундамента строения на грунт вечной мерзлоты / Васильев Г.П., Тимофеев H.A., Горнов В.Ф., Лесков В.А.// «Изобретения .Полезные модели» Официальный бюллетень .-2006. №6.

104. Патент на полезную модель по заявке №2005128137 от 09.09.2005 Геотермальная теплонасосная система теплоснабжения и холодоснабжения зданий и сооружений / Васильев Г.П., Тимофеев H.A., Горнов В.Ф., Лесков В.А.

105. Пацков Е.А., Свиридова Т.С. Тепловая эффективность устройств децентрализованного теплоснабжения // Газовая промышленность. 2003. -N 7. - С.65-67.

106. Пехович А.И., Жидких В.М. Расчеты теплового режима твердых тел. Ленинградское отделение издательства «Энергия». Ленинград, 1976. 350 с.

107. Репин А.П., Ногтев Ю.А., Зиганшин М.Г. Децентрализованные источники тепловой энергии и методы оценки их эффективности // Гидромеханика отопительно-вентиляционных и газоочистных устройств: Межвуз. сб. науч. тр. Казань: КГАСА, 2001. - С.70-80.

108. Рзаев А.Т. Децентрализованное энергоснабжение с использованием сжиженного природного газа // Экономия энергии / ВИНИТИ. 2003. - N 7. -С.74-75.

109. Рогачев Р.И. Отопительные котлы нового поколения // ЖКХ. 2002. -N12, ч.1. - С.68-70.

110. Розенберг М.А. Разработка и постановка на производство бытовых газовых котлов // Рациональное использование природного газа и охрана окружающей среды: Сб. науч. ст. / ВНИИПромгаз. М.: Недра, 2000. - С.203-206.

111. Саклаков И.Ю., Потапов А.Д. Энергосберегающая теплоэнергетика как фактор обеспечения устойчивости атмосферы важнейшей геосферной оболочки // Строит, матер., оборуд., технол. XXI века. - 2004. - N 5(64). - С.62-63.

112. Сидельников В.И., Мирская С.Ю. Математическое моделирование автономных систем теплового снабжения: Моногр. Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦВШ, 2004.- 167 с.

113. Смирнов A.B., Антонович Д.В., Егоров А.Е. Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии приоритетное направление в развитии автономной энергетики // Инж. системы. АВОК - Северо-Запад. - 2002.- N 2(6). С.26-29.

114. Смоляницкий В.Г., Курков Б. А., Александровская Н.Д. Теплоэнергетическое оборудование для "малой энергетики" // Техника для городского хозяйства. 2002. - N 1. - С.16-19.

115. СНиП 2.02.04-88. Основания и фундаменты вечномерзлых грунтов.

116. Соколовский Р.И. Коэффициент использования топлива в автономных энергетических установках с тепловым насосом // Тезисы докладов внутри-вузовской научной конференции, Москва, 30 янв. 2001 г. / Мое. гос. текстил. ун-т. М.: МГТУ, 2001. - С.96-97.

117. Соловьев С.Л. Мини-котельные мифическая альтернатива ТЭЦ // Новости теплоснабжения. - 2004. - N 7(47). - С.28.

118. Табунщиков Ю.А. Нетрадиционный подход к теплоснабжению // ЖКХ. -2003.-N3, ч.1. С.55-56.

119. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М., Шилкин Н.В. Энергоэффективные здания. М.: Издательство АВОК-ПРЕСС, 2003. 200 с.

120. Тарасов В.А., Горшков В.Г., Осипович С.В., Горшков Е.В. Использование электроэнергии для решения проблем теплоснабжения / Тр. Акад. элек-тротехн. наук Чуваш. Респ. 2003. - N 1. - С.43-49.

121. Тшценко Д.В. Децентрализованное комбинированное производство электроэнергии и тепла на установках Caterpillar // Энергосбережение. 2003.- N 2. С.34-35.

122. Тютюнников А.И. Использование электроэнергии для отопления и теплоснабжения // Инж. системы. АВОК Северо-Запад. - 2002. - N 1(5). - С.23-26.

123. Харитонов В.П., Абрамов Н.Д., Салимов И.Э. Новые российские ветро-установки дают свет и тепло // Энергосбережение. 2003. - N 4. - С.68-69.

124. Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки. М.: Энерго-атомиздат, 1991. - 208 с.

125. Чернов A.A. Автономные системы локального теплоснабжения // Теплофизика процессов горения и охрана окружающей среды: Матер V и VI Всерос. науч.-техн. конф. Рыбинск: РГАТА, 2004. - С.181-182.

126. Чистович A.C. Экологическая оценка степени централизации децентрализации теплоснабжения при сжигании газа // Теплоэнергоэффективные технологии. - 2003. - N 3(23). - С.30-36.

127. Чистович С.А. Перспективные технологии в теплоснабжении // ГТГС. -2003. N10. - С.54-56.

128. Шарипов А.Я. Варианты теплоснабжения жилого района Куркино // Энергосбережение. 2000. - N 2. - С.54-58.

129. Шарипов А.Я., Богаченкова A.C. Нужна реконструкция системы теплоснабжения с использованием энергоэффективных технологий // Сельское строительство. 2004. - N 7-8. - С.33-34.

130. Шишкин Н.Д. Малые энергоэкономичные комплексы с возобновляемыми источниками энергии: Моногр. М.: Готика, 2000. - 236 с.

131. Шишкин Н.Д. Система автономного тепло- и электроснабжения фермерского хозяйства с использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии // Изв. Акад. пром. экологии. 1997. - N1. - С.81-84.

132. Шишкин Н.Д. Экологически чистые источники энергии в системах автономного водо- и теплоснабжения // Энергосбережение и водоподготовка. -1997. -N3. -С.71-73.

133. Щелоков А.И., Кузнецова И.П. Отопительный модуль "Самара" // Ак-ва-Терм. 2002. - N 3. - С.20.

134. Экологические проблемы децентрализованного теплоснабжения / Сот-никова O.A., Алпатов Б.П., Мелькумов В.Н., Куцыгина O.A. // Высокие технологии в экологии: Матер, междунар. науч.-техн. конф., Воронеж, 13-15 мая 1998 г. Воронеж, 1998. - С.22-26.

135. Элинсон М., Богомолов О.В. Мобильные теплоэнергетические комплексы универсального назначения // Интеграл. 2004. - N 4(18). - С.26-27.

136. Элинсон М., Богомолов О.В. Ресурсосберегающие технологии производства тепловой энергии // Интеграл. 2004. - N 3(17). - С.36-37.

137. Яневский Г.Д. Электрические водонагреватели для автономных систем отопления и горячего водоснабжения // Интеграл. 2003. - N 1(9). - С. 18-19.

138. Яневский Г.Д. Электрические парогенераторы как альтернатива централизованному пароснабжению // Интеграл. 2003. - N 2. - С.24-26.

139. Яневский Г.Д., Буржимский A.B. Электродные парогенераторы нового поколения // Интеграл. 2004. - N 4(18). - С.30-31.

140. Allan, M.,. "Cementitious Grouts for Geothermal Heat Pump Systems," Tran-sactions, Vol. 22, Geothermal Resources Council, Davis, CA. 1998 .PP. 419423.

141. Allen, Marita and Kavanaugh, Steve, 1999. Thermal Conductivity of Cementitious Grouts and Impacts on Heat Exchange Length Design for Ground Source Heat Pumps, HVAC & R Research, Vol. 5, No. 2.12 p.

142. American Refrigeration Institute, 2001. "Direc-tory of Certified Applied Air Conditioning Products," ARI, Arlington, VA.

143. Annual Energy Outlook 1998, DOE/EIA-0383(98), U.S. Department of Energy, Energy Information Administration.

144. Armor M: Heat Pumps & Houses, Prism Press 1981, ISBN 0 907061 19 2.

145. ASHRAE Handbook. 1999 HVAC Application. Chapter 31. Energy resources.

146. B. Drijver and A. Willemsen GROUNDWATER AS A HEAT SOURCE FOR GEOTHERMAL HEAT PUMPS IF Technology, International Course on geothermal heat pumps, 2002. email info@iftechnology.nl.

147. Beurskens H. J. M. Implementation Strategies of Wind Energy Systems. ECN. Petten. 1994.

148. Beurskens, D. Lalas. Review of Europiean Wind Energy Programmes. ECN. Petten. 1993.

149. Beurskens. Wind energy; The state of the art in Europe. Symposium on Solar Energy Applications. Beirut, January 24 25,1994.

150. Bloomquist, R. Gordon, 1999. Commercial Geothermal Heat Pumps, Washington State University for U.S. Department of Energy, 14 p.

151. Braud, H. J., Oliver, J., and H. Klimkowski, 1988. "Earth-Source Heat Exchanger for Heat Pumps", Geo-Heat Center Quarterly Bulletin, Vol. 11, No. 1, (Summer). P. 12-15.

152. BSRIA: Environmentally Friendly Systems and Products Ground Source Heat Pumps - a technical review. Report MR 4/97 Edition 2 January 1998, Compiled by L Hansen, R Rawlings.

153. BSRIA: Ground Source Heat Pumps, Report TN 18/99,1999. Prepared by R H D Rawlings.

154. Burton A: Richard Trevithick Giant of Steam, Arum Press 2000. ISBN 1 85420 728 3.

155. Butler D: Air conditioning in buildings using air cycle technology. BRE report 416 2001. ISBN 1860814700.

156. Cane, D., Morrison, A., Clemmes, B. Ireland, C. Survey and Analysis of Maintenance and Service Costs in Commercial Building Geothermal Systems, Caneta Research Inc., for the Geothermal Heat Pump Consortium, RP-024, Revised, 1997.

157. Claesson, J. And P. Eskilson, 1987. "Thermal Analysis of Heat Extraction Bore Holes", Lund Institute of Technology, Sweden.

158. Commercial, Institutional, and Scholastic GeoExchange Caste Studies posted on the website of the Geothermal Heat Pump Consortium, www.ghpc.org.

159. Curtis R H: Closed Loop Ground Source Heat Pump Systems for Space Heating//Cooling Where are they in the United Kingdom. CIBSE/ASHRAE Joint Annual Conference, Harrogate, England, 1996.

160. Curtis R H: Worldwide status of Closed Loop Ground Source Heat Pump Systems. Proc. World Geothermal Congress, Florence, Italy, May 1995 ISBN 0-473-03123-X Vol 3. PP. 2149-2154.

161. Day J B W, Kitching R: Prospects for groundwater heat pumps in the UK. WATER, September 1981. P. 29-31.

162. Dohrmann, D.R. and Alereza, T., 1985-86. Analysis of Survey Data on HBVAC Maintenance Costs, ADM Associates, Inc. for ASHRAE Transactions 92(2A).

163. Dooley, Robert, 1998. Personal communication, R. J. Dooley & Associates.

164. Dooley, Robert, 1999. GeoSchool Cost Estimating Software, developed by R.J. Dooley & Associates for the Geothermal Heat Pump Consortium.

165. Energy Information Administration (ELA), 1998. United States Department of Energy.

166. Eugster, W.J.: Langzeitverhalten der Erdwärmesonden-Anlage in Elgg/ZH. -38 S:, Schlussbericht PSEL-Projekt 102, Polydynamics, Zürich, 1998.

167. Fearon G. Heat pump characteristics using ground coil for energy absorption. -M.Sc.Thesis. Queen's University.-Belfast, 1976.

168. Fordsman M. Analysis of the factors wich determine the COP of a heat pump, and a feasibility study on ways and means of increasing same. Proc. EEC Contractors Meetings on Heat Pumps, Brussels< 28-29 Sept., 1978.

169. Goulbum G.R., Fearon G. Heat pump using ground coil as an evaporator. Proc. Heat Pump Workshop. Rutherford Laboratory. Report RL 77; Oxfordshire, 1977.

170. Gransson P.E., Haldin S. Model for annual water and energy flow in a layered soil. In: Haldin S. Comparison of forest and energy exchange models. Soc. For Ecol Modelling.- Copenhagen,1979. P. 145-163.

171. Griffiths: Title unknown Study paper on Ground coils, British Electrical and Industrial Research Association, 1946.

172. Hughes, P.J. and Shonder, J.A., 1998. Draft Quarterly Report, Analysis of GeoExchange Schools in Lincoln, Nebraska, Oak Ridge National Laboratory.

173. Ingersoll, L. R., O. J. Zobel, and A. C. Ingersoll (1954). "Heat Conduction", Engineering and Geological Applications, 2nd edition, McGraw-Hill, NY.

174. J. Beurskens. The Development of the Wind Energy Technology and its Application in the Netherlands. Munchen, 16-17 March 1993.

175. John W. Lund. Design of closed-loop geothermal heat exchangers in the U.S. Course on geothermal heat pumps, 2002.

176. Kavanaugh, S. K., and C. Gilbreath, 1995. "Cost Containment of Ground Source Heat Pumps," Tennessee Valley Authority, Chat-tanooga, TN (December), 121 p.

177. Kavanaugh, S. P. And K. Rafferty, 1997. "Ground-Source Heat Pumps", ASHRAE, Atlanta, Georgia, 167 p.

178. Kavanaugh, S. P., 1984. "Simulation and Experimental Verification of Vertical Ground-Coupled Heat Pump Systems", Ph.D. dissertation, Oklahoma State University, Stillwater, OK.

179. Lund, J. W., 2001a. "Geothermal Heat Pumps An Overview", Geo-Heat Center Quarterly Bulletin, Vol. 22, No. 1, (March). PP. 1-2.

180. Lund, J. W., 2001b. "Ground-Source (Geo-thermal) Heat Pumps," Text Book, Euro-pean Summer School on Geothermal Energy Applications, University of Oradea, Romania. PP. 149-172.

181. Millar M: Letter to UK Heat Pump Network Newsletter, Issue 5, April 2001.

182. Moore, Alex, 1999. Capital, Operating, and Maintenance Costs of GeoExchange and Conventional HVAC Systems, Princeton Economic Research, Inc., for Lockheed Martin Idaho Technologies Co.

183. Neiss G. Numerishe Simulation des Warme-und Feuchtetransport und der Eisbildung in Boder. Fortschriftberichte der VDI Zeitschriften. 1982, R.3. №73. 293 s.

184. Operating Experiences with Commercial Ground-Source Heat Pumps, ASHRAE Project 863, Caneta Research Inc., 1995.

185. ORKUSTOFNUN Working Group, Iceland (2001): Sustainable production of geothermal energy suggested definition. IGA News no. 43, January-March 2001,1-2.

186. Popovski K., Popovska Vasilevska S. Theoretical background. International Course on geothermal heat pumps, 2002.

187. R. Hunter, G. Eliot. Wind Diesel Systems. Cambridge. University press. 1994.

188. Rafferty, K., 1995. "A Capital Cost Comparison of Commercial Ground-Source Heat Pumps Systems", Geo-Heat Center Quarterly Bulletin, Vol. 16, No. 2 (February), Geo-Heat Center, Klamath Falls, OR. PP. 7-10.

189. Rafferty, K., 2001. "An Information Survival Kit for the Prospective Geothermal Heat Pump Owner," Geo-Heat Center, Klamath Falls, OR, 23 p.

190. REOC: A resource audit and market survey of Renewable Energy Resources in Cornwall, January 2001. Renewable Energy Office of Cornwall.

191. Rybach L. Status and prospects of geothermal heat pumps (GHP) in Europe and worldwide; sustainability aspects of GHPs. International Course on geothermal heat pumps, 2002.

192. Rybach L., Sanner B. Ground-source heat pump systems the European experience. GeoHeatCenter Bull. 21/1,2000.

193. Rybach, L., and B. Sanner, 1999. "Ground-Source Heat Pump Systems the European Experience", Proceedings of the Interna-tional Summer School - Oregon 1999, Geo-Heat Center, Klamath Falls, OR. PP. 159-170.

194. Sanner B . DESCRIPTION OF GROUND SOURCE TYPES FOR THE HEAT PUMP. www.geothermie.de/uebseiten/ubsanner.htm.

195. Sanner B. Ground Heat Sources for Heat Pumps (classification, characteristics, advantages). Course on geothermal heat pumps, 2002.

196. Sanner B., Phetteplace, G., and G. HellstrOm, 1999. "Introduction to Computer Models for Geothermal Heat Pumps," Proceedings of the International Summer School Oregon 1999, Geo-Heat Center, Klamath Falls, OR. PP. 175-182.

197. Sanner, B., 2001. "Shallow Geothermal Energy", Proceedings of the European Summer School on Geothermal Energy Applications, University of Oradea, Romania. PP. 191-212.

198. Sanner, B.: Erdgekoppelte Warme-pumpen, Geschichte, Systeme, Auslegung, Installation. 328 s., Ber. IZW 2/92, Karlsruhe, 1992.

199. Schar o. Warmepumperheizung. Elektrizitatsverwertung. 1978, 53. .-№1/2.-s.15-18

200. Schlosser K. A Mathematical analysis of the earth system for heat pumps. Scandinavian Refrigeration.-1979,8- №4. PP.267-272.

201. Schlosser K. ,Teislev B. A Mathematical simulation analysis of a solar assisted heat pump system using the ground for energy storage. Energy and Build-ings.-1979,2-№ 1. PP. 37-43.

202. Schoen, Philip, 1998. Geo-Enterprises, Inc., Tulsa, OK, personal communication.

203. Sciotech: Electrical Heating and Cooling of Residential Dwellings. EU SAVE Study Contract 4.1031/D/107-022. October 1998.

204. Seiwald, H. & Hahne, E.: Das solar unterstützte Nahwärmeversorgungsystem mit Erdwärmesonden-Speicher in Neck-arsulm. Proc. 11. Int. Sonnenforum Köln, DGS, S. 560-567, München, 1998.

205. Sherratt A F C (Editor): Heat Pumps in Buildings, Hutchinson 1984. ISBN 0 09 158501 4.

206. SIA: Grundlagen zur Nutzung der untiefen Erdwärme. SIA-Dokumentation D0136, 1996.

207. Skouby, Allen, 1998. Proper Engineering and Thermally Enhanced Grouts: GeoExchange Savings, The Source, IGSHPA Newsletter, Vol. 11, No. 6 PP. 4-5.

208. Stadler, T.; Hopkirk, R.J. & Hess, K.: Auswirkungen von Klima, Bodentyp, Standorthöhe auf die Dimensionierung von Erdwärmesonden in der Schweiz. -Schlußbericht ET-FOER(93)033, BEW, Bern, 1995.

209. Sumner J A: An Introduction to Heat Pumps, Prism Press 1976, ISBN 0 90472738 6.

210. Sumner J A: Domestic Heat Pumps 1976, Prism Press ISBN 0 904727 09 2.

211. Tarnawski W. An analisis of heat and moisture movement in soils in the vicinity of ground heat collectors for use heat pump system. Acta Politech. Scand. Mech. Engng. Ser. 1982. № 82.187 p.

212. The Deklaration of Madrid. The Participans of the conference " An Achion Plan For Renewable Energy Sources In Europe" Madrid, Spain, 16-18 March 1994.

213. VDI 4640 Richtlinie, Thermische Nutzung des Untergrundes, Erdgekoppelte Wärmepumpen. VDI-Gesellschaft Ener-gietechnik, Düsseldorf; Beuth Verlag, Berlin, 1998

214. Von Cube H.L. Wärmequellen für Wärmepumpen, Essen: Warmepumpen-Vulkan Verlag, 1978.