The results of the assessment of the reserve thermal power of wastewater in residential buildings for water-to-water heat pumps are presented
energy saving, wastewater, heat pumps, heating
В каждом эксплуатируемом здании имеется источник относительно теплой воды, это сточная жидкость. Имея относительно стабильный расход и температуру в течение года, сточная жидкость может оказаться эффективным источником энергии для тепловых насосов.
Резервное количество тепла, которое можно извлечь из сточной зависит её количества за расчетный период и температурным потенциалом. Утилизацию тепловой энергии рационально производить из хозяйственных (или производственных) стоков. Учитывая, что доля фекальной жидкости не превышает 10% от общего расхода, остальное количество стоков может рассматриваться как потенциально теплосодержащую среду.
Тепловая мощность сточной жидкости 
[
] определяется её количеством и разностью потенциалов среды до 
и после 
теплового насоса:
, (1)
где 
– расчетное количество стоков, удаляемых системами канализации, 
; 
и 
- соответственно теплоемкость (
) и плотность воды (
) при температуре 
.
Расчетное среднечасовое количество стоков определится из суточной нормы водопотребления холодной
и горячей воды
и числа потребителей в здании
:
. (2)
Средневзвешенная температура стоков определится из расчетных температур горячей 
и холодной 
воды и соотношения норм водопотребления [1]:
(3)
Среднее расчетное часовое количество тепла, подлежащее утилизации (Вт) можно определить по выражению:
. (4)
На графиках (рис.1) представлены расчетные значения резерва тепла и энергии в сточной жидкости при различных нормах водопотребления и температурных условиях по отношению к соответствующим значениям системы отопления зданий, расположенных в «умеренно-холодном» климатическом районе с расчетной температурой на отопление 
и умеренном с расчетной температурой 
.
а)
б)
|
qc=0,1м3/ чел сут. qh=0,06м3/ чел.сут. |
|
qc=0,18м3/чел. сут.qh=0,1м3/чел. сут. |
Рисунок 1 – Соотношения между мощностью потенциала стоков и расчетной мощностью системы отопления 
- a) и количествами тепла, содержащегося в стоках и потребностью тепла на отопление здания 
за расчетный период - б).
Расчеты показывают, что резерв тепловой мощности сточной жидкости достигает от 12 Вт до 25 Вт на 1м2 обогреваемого помещения, что составляет значительную долю от расчетной мощности на отопление здания: от 0,15 до 0,3 для «холодных» районов и даже до 40% для «умеренных». Еще более значительная доля тепловой энергии стоков в необходимой энергии на отопление зданий, которая может достигать от 25% до 60% для «холодных» районов и даже 80% для умеренного климата. Такой эффект достигается за счет относительно постоянного резерва мощности энергии стоков в течение года при изменяющейся потребности на отопление в течение отопительного периода.
Таким образом, анализ резерва тепловой энергии сточной жидкости дает основание для рассмотрения этой низко потенциальной среды в качестве источника тепла для инженерных систем здания. Проблема заключается не столько в технической реализации процесса извлечения тепла с повышением температурного потенциала, сколько в возможных издержках и соответственно рентабельности этого способа энергоснабжения.
1. SP 30.13330. 2016. Vnutrenniy vodoprovod i kanalizaciya.
