Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Тепловые насосы и кондиционеры

ВВЕДЕНИЕ

В наше время все больше актуально для систем теплоиспользования становится лозунг: "низкопотенциальное нагрева на базе экологически чистых альтернативных источниках энергии - категория выживания". Для реализации такого лозунга очень часто необходимо привлечение особых теплотехнических устройств, называемых термотрансформаторамы. К ним относятся тепловые насосы и кондиционеры. По значимости термотрансформаторов, а также места, занимаемому ими, красноречиво говорят основные выводы аналитического обзора "О рациональном использовании тепло нас ос них технологий в экономике Украины" [1]:

• Теплонасосная технология преобразования низкопотенциальной природной энергии или теплоты вторичных низкотемпературных энергоресурсов в высокопотенциальный тепловую энергию, пригодную для практического использования, представляет собой не очередную модернизацию традиционных энергоисточников, а внедрение нового, прогрессивного, высокоэффективного и экологически чистого способа получения теплоты.

• Тепловые насосы на сегодняшний день являются наиболее перспективными среди источников "нетрадиционной энергетики" для решения проблем энергосбережения и получения тепла в интервале температур ЗО - 85 ° С.

• В мире эксплуатируются миллионы теплонасосных установок различного функционального назначения (тепло- и хладоснабжения промышленных предприятий, отопление, кондиционирование, горячее водоснабжение объектов жилищно-коммунального комплекса, энергетики), обеспечивая колоссальную экономию первичных энергоресурсов и значительное снижение эмиссии и других вредных выбросов в атмосферу .

• Внедрение теплонасосных установок в энергозатраты отрасли украинской экономики может дать энергетический эффект, превосходящий все другие энергосберегающие мероприятия вместе взятые, позволяя, кроме энергосбережения, решить экономические, экологические и социальные проблемы.

Из этих выводов следует, что теплонасосная техника - важная составляющая модернизации энергоснабжения и энергосбережения при использовании нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Внедрение современных технологий сжигания топлива в сочетании с системами использования возобновляемых энергий позволяет получать около 40% экономии традиционных энергоресурсов в системах отопления и горячего водоснабжения. Обычно при теплонасосной отоплении нужно примерно в три раза меньше электроэнергии, чем при ее прямом преобразовании в тепловую, например, в электрорадиатор.

В зависимости от конкретных условий капитальные затраты на сооружение единичных установок с тепловыми насосами на сегодняшний день чуть выше стоимости традиционных отопительных систем. Однако низкие эксплуатационные расходы и постоянный рост цен на топливные энергоресурсы гарантируют окупаемость теплонасосных установок менее чем за 10 лет. Вместе с тем непрофессиональный подход к выбору и внедрению теплонасосных технологий может привести к условиям нерациональной эксплуатации И дискредитации самой идеи применения теплонасосной техники.

Тепловой насос термодинамически идентичен холодильной машине. Эти устройства отличаются только периферийным оборудованием, шо определяет направленность процесса. Так, холодильник охлаждает, а тепловой насос нагревает теплоноситель. Хронологически холодильные машины получили практическое развитие раньше - уже в конце XIX с, а тепловые насосы лишь в 20-х и 30-х годах прошлого века. Известно, что в 1930 г.. В Англии была создана первая теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения дома, использует тепло окружающего воздуха. Первая большая теплонасосная установка в Европе была введена в действие в Цюрихе в 1938-1939 pp. В ней использовалось тепло речной воды, ротационный компрессор и хладагент, обеспечивая отопление ратуши водой с температурой 60 ° С при мощности 17S кВт. Была система аккумулирования тепла с электронагревателем для покрытия пиковой нагрузки. В летние месяцы установка работала на охлаждение.

Английский тепловой насос для большого дома объемом 14200 м3 был установлен в Норвич. Источник тепла - речная вода, температура подаваемой воды 50 ° С, хладагент - двуокись серы.

Энергетический кризис семидесятых годов возобновила интерес к тепловым насосам. В 1976 г.. Было продано 300 тыс агрегатов. Интерес к тепловым насосам никогда не был таким большим, как в настоящее время. В Европе, Японии и ЕША выпускают установки для теплоснабжения квартир, общественных зданий и промышленных процессов. Международное энергетическое агентство и Европейское экономическое сообщество выдвинули крупные программы развития тепловых насосов, которые позволяют использовать энергию более эффективно, восстанавливать Скидану энергию, чем определяется их важная роль в сохранении энергетических ресурсов.

Конструкции тепловых насосов не остаются неизменными. С появлением новых возможностей альтернативной энергии из окружающей среды термотрансформаторы претерпевают серьезные изменения. Достижения в области гелиотехники качественно меняют архитектуру и агрегативную состав тепловых насосов и кондиционеров. Термотрансформаторы органично вписываются в системы теплоснабжения и является неотъемлемой частью этих систем. В связи с этим изучение термотрансформаторив необходимо делать с учетом взаимодействия с другими компонентами систем энергоснабжения.

Первый в мире кондиционер появился в 1815 г.., Когда француз Жанн Шабаннес получил британский патент на метод "кондиционирования воздуха и регулирования температуры в жилищах и других зданиях", но практическая реализация его идеи не была получена.

Началом настоящей революции в развитии технологии кондиционирования воздуха стал 1902, когда два американских инженеры - Альфред Вольф и Уиллис Хевиленд Кэрриер - построили свои установки, которые фактически дали старт широкому распространению новой техники сначала в ЕША, а затем и в других странах. Альфред Вольф еще в конце XIX века сконструировал примитивные охлаждающие установки, использовали ледяные блоки, а также разработал способы контроля за температурой, влажностью, чистотой воздуха и равномерностью его распределения в вентиляционных системах. Содержание влаги в воздухе достаточно важно, поскольку восприятие человеком состояния окружающего воздуха зависит, главным образом, от относительной влажности (более комфортно человек чувствует себя при относительной влажности 40-60%).

В 1902 Вольф спроектировал систему кондиционирования воздуха для дома Нью-Йоркской фондовой бирже. В установке использовался в качестве хладагента аммиак, а охлажденный воздух подавался через ажурные фаты, вмонтированные в потолок помещений. Мощность охлаждения данной машины была невиданной по тем временам - эквивалентной использованию 300 т льда, тает. Вольф также спроектировал и построил системы кондиционирования воздуха для Карнеги-Холла, Нью-Йоркской публичной библиотеки, гостиницы "Плаза", всемирно известного музея изобразительных искусств "Метрополитен". Это были единичные и очень дорогие заказы. Вольф построил три системы и для частных заказчиков - самых богатых людей того времени. Зато образование Уиллиса Хевиленда Кэрриер, молодого выпускника Корнельского университета, оказался гораздо более востребованным. В то время у владельца Бруклинского типографии "Sackett Wilhelms & Betzig", одного из известных издателей Роберта Сэкетт появились серьезные проблемы с качеством печати - краска расплывалась на бумаге. Типография лишилась нескольких крупных заказов, а владелец был на грани разрушения.

Кэрриер взялся помочь издателю и вскоре выяснил, что причина снижения качества печати заключалась в нестабильной влажности в типографии в жаркое время года. И Кэрриер сконструировал устройство, снижал влажность воздушного потока при его охлаждении. Через несколько лет в 1906 г.. Кэрриер запатентовал устройство под названием "Аппарат для обработки воздуха". К тому времени он уже имел большой опыт конструирования таких установок, главным образом, для текстильных фабрик, где повышенная влажность приводила к появлению статического электричества, в результате чего ухудшалась качество тканей. А в 1907 г.. Фирма Buffalo Forge, в которой работал Кэрриер, впервые продала "Аппарат для обработки воздуха" за пределы США - для шелкопрядильных фабрики в Японии. Вскоре список предприятий, в которых нашла применение новая технология, пополнился пекарнями, производством бритвенных лезвий, кинопленки, табака, мыла и др. Но одним из тормозов на пути применения кондиционеров за пределами промышленных предприятий был тот факт, что в качестве хладагента в них использовался аммиак - газ, достаточно сложный в обращении и очень токсичен. Поэтому в 1923 г.. Кэрриер начинает использовать в компрессорах своих установок хладагент диелен, менее опасен в обращении, что дал возможность уменьшить габариты компрессионных установок. Примерно в то же время он сконструировал центрифугу, которая позволила более эффективно делать охлаждения больших пространств.

Кондиционер в то время представлял собой крупногабаритный устройство, проектируемый часто под конкретный дом и стоил очень дорого. Для выхода на рынок бытовых кондиционеров надо было значительно удешевить модели, которые производились тогда, и сделать их более компактными, что оказалось нелегкой задачей. Главной загвоздкой снова стали компрессор и хладагент. Специалисты фирмы Carrier Air Conditioning работали над этим вопросом еще с 1920 г.., В рамках проекта Weathermaker, но смогли выпустить готовую модель на рынок только в 1931 p., После открытия безопасного для человеческого организма хладагента - фреона. И все-таки команда Кэрриер опоздала. их опередила прославленная уже тогда General Electric (GE), компания, у истоков которой стоял Томас Эдисон.

GE в 20-х pp прошлого столетия успешно работала над созданием компактного, собранного в одном блоке бытового холодильника - и она выпустила его на рынок в 1927 В ходе этих разработок компания смогла значительно усовершенствовать используемые в своей технике компрессоры, что позволило ей опередить Carrier Engineering Company. Она выпустила в 1929 г.. Первую бытовую модель кондиционера, что использовала для работы диоксид серы. Кстати, по конструкции бытовой кондиционер был очень похож на первый моноблочный холодильник.

Однако триумфального шествия бытовых кондиционеров по миру в те годы не получилось - в начале 30-х pp. в США грянула Великая депрессия, и большинству американцев стало не до комфорта. Только после завершения войны с фашизмом, в 1945 p., Разработки кондиционеров продолжились, и началось производство новых моделей, распространение которых теперь уже ничем не сдерживалось.

В 1955 известный строительный магнат того времени Уильям Левитт начал возводить жилые дома для среднего класса со встроенными климатическими установками, в 1957 г.. Появляются модели с ротационным компрессором, повышало их производительность и сделало их более компактными.

Существенным нововведением стало появление кондиционера инверторного типа (это система управления компрессором кондиционера, что позволяет плавно регулировать мощность кондиционера в зависимости от тепловой нагрузки в помещении). В 1981 году компания Toshiba предложила первую сплит-систему, способную плавно регулировать свою мощность.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее