Промышленная резка бетона: rezkabetona.su
На главную  Энергоэффективность 

Тепловые насосы

Тепловой насос долгое время оставался загадкой, которой интересовались только преподаватели и исследователи.

 

Принцип теплового насоса вытекает из работ Карно, опубликованного в его диссертации в 1824 г. Практическую теплонасосную систему предложил Вильям Томпсон (впоследствии Лорд Кельвин) в 1852 г. Она была названа умножителем тепла и показывала, как можно холодильную машину эффективно использовать для целей отопления. В обосновании своего предложения Томпсон указывал, что ограниченность энергоресурсов не позволяет непрерывно сжигать топливо в печах для отопления и, что его умножитель тепла будет потреблять меньше топлива, чем обычные печи.

 

Холодильные машины развивались уже в конце XIX века, но тепловые насосы получили развитие лишь в 20-х и 30-х годах, когда в Англии была создана первая теплонасосная установка. Холдейн описал в 1930 г. испытание домашнего теплового насоса, предназначенного для отопления и горячего водоснабжения и использующего тепло окружающего воздуха. Первая крупная теплонасосная установка в Европе была введена в действие в Цюрихе в 1938-1939 годах. В ней использовались тепло речной воды, ротационный компрессор и хладагент. Она обеспечивала отопление ратуши водой с температурой 60 гр.С при мощности 175 кВт. Имелась система аккумулирования тепла с электронагревателем для покрытия пиковой нагрузки. В летние месяцы установка работала на охлаждение.

 

Первый английский тепловой насос для крупного здания, объемом 14200 куб.м. был установлен в Норвиче. ист. тепла – речная вода. Температура воды 50 гр.С. Хладагентом была двуокись серы, k преобразования около Использовали бывший в употреблении компрессор выпуска 1926 г. с ременной передачей от электромотора постоянного тока. В зависимости от наружных и внутренних условий потреблялась мощность 40 - 80 кВт.

 

В исторических обзорах чаще упоминается другая теплонасосная установка в Англии на набережной Темзы в Лондоне, в концертном зале Ройял фестивал холл. Эта установка также была экспериментальной, предназначенной для отопления зимой и охлаждения летом, ее тепловая мощность 2.7 мВт. Фактическая пиковая тепловая нагрузка для здания была преувеличена. ист. тепла – вода в Темзе, температура подаваемой воды 71 гр.С. В режиме охлаждения подавалась вода с температурой 4 гр.С. Тепло от конденсатора теплового насоса дополнялось поступлением тепла от системы охлаждения газового приводного двигателя компресора. В качестве хладагента применен R12, достигнут k преобразования (КОП) 5,1.

 

Примечание: КОП – k преобразования равен отношению отведенного тепла Qh при температуре Th к подведеной работе внешнего двигателя W.

 

КОП = Qh/W

 

Никакой тепловой насос, созданный в пределах нашего мира, не может иметь лучшей характеристики, и все практические циклы реализуют стремление максимально приблизиться к этому пределу.

 

Один из первых успешно работавших домашних тепловых насосов установил в своем доме Самнер – конструктор описанной выше установки в Норвиче.

 

Одноэтажный дом имел хорошую теплоизоляцию и полностью отапливался тепловым насосом. Сначала, в первые годы эксплуатации, источником тепла был воздух, а затем – подземный теплообменник, использовавший тепло грунта на глубине около 1 метра. В комнаты тепло поступало по медным трубкам, вмонтированным в бетонный пол. k преобразования составляет 2.8 и установка нормально работает.

 

Тепловой насос в Ноффилд колледже (Оксфорд), который запроектирован в 1954 году. ист. тепла – сточные воды с температурой 15-24 гр.С. Привод компрессора от дизеля мощностью 31 кВт, общий КОП составляет около Тепло охлаждения двигателя используется для дополнительного нагрева воды, которая обогревает колледж. Тепловая мощность установки 150 кВт.

 

Назначение установок для отопления помещений состоит в том, чтобы обеспечить требуемую внутреннюю температуру при любой наружной температуре в отопительный период. Температура в помещении может незначительно отличаться от температуры окружающей среды. В этих условиях установки для отопления помещений служат подходящим объектом для применения тепловых насосов, работающих на энергии окружающей среды.

 

Идеальный k преобразования Карно, для отопления при средней наружной температуре в течении отопительного периода Tam = 277,3 K к температуре внутри помещения Tr = 293 K составляет КОП = 18.66

 

Существующие отопительные установки с тепловыми насосами имеют k преобразования, равный лишь определенной доле от названного значения, но при заданной температуре источника это значение тем больше, чем ниже начальная температура в подающем трубопроводе отопительной сети.

 

В качестве теплоносителя для традиционных нагревательных приборов в жилых и общественных зданиях в большинстве случаев используется горячая вода с температурой 90 гр.С и реже с температурой до 110 гр.С, а в промышленных зданиях кроме воды также используется пар. В этом интервале температур на входе в систему отопления невозможно экономичное применение тепловых насосов без дополнительных мероприятий.

 

Теплонасосные установки с температурой горячей воды 60 гр.С работают с коэффициентом преобразования, находящимся вблизи предельных значений, при которых сохраняется экологическая эффективность таких систем, поэтому эффект от применения теплонасосного оборудования в отопительных установках реализуется лишь при температуре воды в подающей линии менее 45 гр.С, т.е. в низкотемпературных системах отопления.

 

Понятие низкая температура связано с температурой поверхности нагревательных приборов, применяемых в панельных системах отопления, которая заметно ниже температуры поверхности трубчатых и секционных нагревательных приборов, значения которой ограничено предельной температурой воды при атмосферном давлении. Низкотемпературные отопительные сети при соответствующем расчете могут эксплуатироваться со всеми известными типами радиаторов и воздушными отопительными приборами.

 



ИНВЕСТИРОВАНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ СО СТОРОНЫ ПОТРЕБИТЕЛЯ. Новый расклад на нефтяном рынке. Введение. Проект.

На главную  Энергоэффективность 





0.0042
 
Яндекс.Метрика