Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Тепловые насосы

Читайте также:
  1. Вихревые насосы
  2. Возвратно-поступательные насосы. Коэффициент подачи и влияющие на него факторы
  3. Гидравлические насосы и двигатели
  4. Глава 2. Жидкостные тепловые аккумуляторы
  5. Глава 3. Тепловые аккумуляторы с твёрдым теплоаккумулирующим материалом
  6. Лопастные насосы
  7. Насосы вакуумные

Прошлое и настоящее

На сегодняшний день геотермальный тепловой насос (Geothermal Heat Pump или GHP система) является наиболее эффективной энергосберегающей системой отопления и кондиционирования. Геотермальные тепловые насосы получили широкое распространение в США, Канаде и странах Европейского Сообщества. GHP системы устанавливаются в общественных зданиях, частных домах и на промышленных объектах. Толчок к развитию GHP системы получили после энергетических кризисов 1973 и 1978 годов. В начале своего развития GHP системы устанавливались в домах высшей ценовой категории, но за счет применения современных технологий геотермальные тепловые насосы стали доступны многим американцам. Они устанавливаются в новых зданиях или заменяют устаревшее оборудование с сохранением или незначительной модификацией прежней отопительной системы. Геотермальный тепловой насос был установлен даже в широко известном небоскребе Нью-Йорка The Empire State Building.

 

К настоящему времени масштабы внедрения геотермальных тепловых насосов в мире ошеломляют:

 

Преимущества

Низкое энергопотребление достигается за счет высокого КПД GHP системы (от 300% до 700%) и позволяет получить на 1 кВт затраченной энергии 3-7 кВт тепловой энергии или 15-25 кВт мощности по охлаждению на выходе. Система исключительно долговечна и прослужит от 25 до 50 лет без особого внимания к себе.

Гибкость.

Одиночный модуль контролирует отопление, охлаждение и нагрев воды.

Комфорт.

GHP система работает устойчиво, колебания температуры и влажности в помещении минимальны. Отсутствует шум. Применяется мультизональный климатический контроль.

Экология.

Содержит минимум подвижных частей, отсутствует внешнее оборудование. Практически не требуется обслуживания.

Нет открытого пламени, нет выхлопа, нет сажи.

Более чем в четыре раза эффективней традиционных систем.

 

Принцип работы

GHP система работает как котел при отоплении и как кондиционер при охлаждении. Работа теплового насоса осуществляется в компрессионно-конденсаторном цикле. Теплоноситель (обычно вода) подается из земли или водоема в тепловой насос, где низко-потенциальное тепло Земли отбирается и передается по системе воздуховодов или трубопроводов к потребителю. В качестве низкопотенциального источника тепловой энергии может быть использовано тепло как естественного происхождения (наружный воздух; тепло грунтовых, артезианских и термальных вод; воды рек, озер, морей и других незамерзающих природных водоемов), так и тепло техногенного происхождения (промышленные сбросы, очистные сооружения, тепло силовых трансформаторов и любое другое бросовое тепло). Цикл приводится в действие электрическим двигателем. Энергетический цикл можно представить несколько иначе. Электричество приводит в действие электродвигатель, от которого механический момент передается на компрессор. Инициируется термодинамический цикл и тепло, накопленное землей или водоемом, отбирается теплообменниками теплового насоса. Электрическая энергия затрачивается только на перекачивание жидкости, но ничего удивительного в получении дополнительной энергии нет, т.к. используется уже накопленное Землей тепло. Сегодня тепловые насосы выпускаются тепловой мощностью от 2 кВт до 200 МВт.

 

Работа зимой

Зимой GHP система тепло неостывшей земли передает в дом. Этот же цикл используется и при нагреве воды.

Работа летом

Летом GHP система излишки тепла в доме передает через теплообменник в обратном направлении.

 

Область применения тепловых насосов

Тепловые насосы нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, жилом и общественном секторах:

 

Типы устройств

Геотермальный тепловой насос с открытым циклом (open loop)

Тепловые насосы открытого цикла используют грунтовые воды как главный источник энергии. Теплоноситель подается непосредственно из водоема и после прохождения цикла охлажденным возвращается обратно. При идеальных условиях, использование ТН с открытым циклом может быть наиболее экономичным типом геотермальной системы.

Геотермальный тепловой насос с водоемным циклом (pond loop)

Тепловые насосы с закрытым водоемным циклом крайне экономичны, так как при установке используется доступный водоем, и отсутствуют затраты на земляные работы. Спирали труб просто помещаются на дно водоема.

Геотермальный тепловой насос с горизонтальным теплообменником (horizontal loop)

Тепловые насосы с горизонтальным теплообменником рассматриваются лишь при наличии поверхности необходимой площади. Замкнутый контур теплообменника укладывается горизонтально в глубокие траншеи, длина которых варьируется от 30 до 120 метров.

Геотермальный тепловой насос с вертикальным теплообменником (vertical loops)

Замкнутый контур теплообменника устанавливается вертикально в подготовленные отверстия. Применяется в тяжелом грунте или при ограниченности пространства участка. Буровое оборудование используется для сверления отверстий малого диаметра на глубину 25-90 метров.

 

Типы и параметры ИНТ и ПВТ

В качестве ИНТ (источника низкопотенциального тепла) чаще всего выступают водопроводная вода, грунт, морская и речная вода, канализационные стоки и т.д. Широко используются низко-потенциальные ВЭР предприятий. Иногда между ИНТ и тепловым насосом необходимо применять промежуточный контур.

Сведения о некоторых ИНТ

 

ИНТ Среда промежуточного контура Температура источника, °С
Грунтовые воды вода 8..15
Грунт антифриз 2..10
Вода с водозабора вода 6..10
Речная вода антифриз 1..10
Канализационные стоки вода 10..17
Окружающий воздух воздух -8..15
Вытяжной воздух воздух 18..25

 

Большинство потребителей теплоты используют так называемую высокотемпературную теплоту. Температура теплоносителя в расчетный период составляет обычно не менее 95°С.

Сведения о ПВТ (потребитель высокотемпературной теплоты)

 

Система Примечание Расчетная температура ПВТ, °С
Отопление Теплые полы 25..35
Жилой дом 95-105
Промышленное здание 95-150
Горячее водоснабжение 50..55
Теплоснабжение вентиляции 95..150

 

Существующие тепловые насосы не могут поднять температуру теплоносителя до таких величин и в большинстве своем обеспечивают 50—55°С, а в некоторых случаях — до 63°С. Когда температура теплоносителя в расчетный период превышает 55°С, требуется специальная подготовка: повышение площади теплообмена или использование пиковых догревателей при низких наружных температурах.

 

Показатели эффективности ТН

В качестве основного показателя эффективности теплового насоса используется коэффициент преобразования (Coefficient of Performance):

СОР=QT/N,

где QT — тепловая энергия, передаваемая ПВТ, N — затраченная электроэнергия.

Чем выше СОР, тем эффективнее тепловой насос. Коэффициент преобразования зависит от:

В зависимости от этих факторов значения СОР колеблются от 2,5 до 5.

5. Несколько примеров тепловых насосов типа “вода-вода”

Тепловые насосы вышли из недр холодильной техники и, как правило, создаются и выпускаются заводами холодильного машиностроения. Это одно из важнейших пересечений техники низких температур с энергетикой.

В таблице приведены основные данные некоторых тепловых насосов типа “вода-вода” (производитель Carrier — завод в Монлюэле, Франция).

Примеры тепловых насосов типа “вода-вода”

Наименование 30SZ 30RW 30HXC
Тепловая мощность, кВт 15..125 25..403 270..1700
Хладогент Озонобезопасный R-407c Озонобезопасный R-407c Озонобезопасный R-134a
Максимальная ПВТ, °С      
Тип испарителя / конденсатора Пластинчатые Пластинчатые Кожухотрубные с оребренными медными трубами
Тип компрессоров Спиральные / полугерметичные Спиральные Винтовые
Возможное применение в Республике Беларусь Автономное теплоснабжение частного сектора, КНС, водозаборы и т.д. То же и промпредприятия То же и небольшие источники теплоснабжения

 

6. Эффективность применения ТН

При проектировании необходимо принимать такие схемные решения, чтобы они способствовали технической и экономической эффективности тепловых насосов. При этом следует учитывать, что:

Окупаемость ТНУ наступает с 3-го года эксплуатации. В некоторых случаях эффективность наступает уже со 2-го года эксплуатации

 


Дата добавления: 2015-07-14; просмотров: 95 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Тепловые насосы — энергосберегающее отопительное оборудование | Альтернативные системы теплоснабжения с использованием тепловых насосов | Швеция, Финляндия: обзор рынка тепловых насосов |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Пример использования теплонаносной системы для горячего водоснабжения жилого дома.| Россия. Тепловые насосы: применение, преимущества, эксплуатационные расходы

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.01 сек.)