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

Тепловые насосы и сообщения потоков энергии в домах

Для рационального использования энергии необходимо распределять различные потоки энергии во внутренних технических устройствах путем применения энергетических соединений, под которыми понимается передача энергии от одного энергоносителя к другому. Энергетическое сообщение между воздушным и водяным потоками во внутренних технических установках оценивается коэффициентом передачи энергии

и температурным коэффициентом переноса

где И - энтальпия потока; Т - температура потока; индексы / - подведен; в - отведенный; один штрих - на входе; два штриха - на выходе.

В зависимости от температурного коэффициента различают варианты сочетания (рис. 1.2):

- Энергетический поток подключается в виде последовательного соединения ^ = 1 Такое подключение возникает, например, при возвращении воздуха, удаляемого в рециркуляционный контур или при движении теплоносителя в помещении с разной нагрузкой;

- Энергетический поток подключается с помощью теплообменного устройства - Фт <1 • Применяются теплообменники, а также рекуперативные циркуляционные системы и регенераторы;

- Энергия подключается с помощью теплового насоса: Фт>.

Схемы вариантов сообщения тепловых потоков

Рис. 1.2. Схемы вариантов сообщения тепловых потоков

Тепловые насосы позволяют значительно расширить возможности энергетических соединений различных потоков энергии внутри дома. Могут использоваться такие потоки тепла, температурный уровень которых нельзя увеличить ни при последовательном присоединении, ни с помощью теплообменников. Это необходимо для отопления помещений и поставку их горячей водой, происходит при температурах, больших обычного температурного уровня отработанного тепла.

Энергоснабжение современных домов осуществляется по комплексной сети потоков энергии, которые подводятся снаружи через ограждающие поверхности конструкций дома или с помощью энергоносителей, перемещающихся ступенчато превращаясь, и на окончании отводятся в окружающее пространство в виде отработанного тепла. Воздух помещений и вода, похоже, дополнительно вы пользуются для технических процессов и снабжению горячей водой.

Для применения ТН имеет значение область энергетических подключений. ТН требуют комплексного территориального использования. Целесообразно размещение хладо- и теплопотребителей и их подключение позволяет получить значительный экономический эффект.

Эффективность тепловых насосов в системах отопления

Рассмотрим рабочий процесс реального теплового насоса, питается электроэнергией от тепловой электростанции. Для сравнения приведем схему энергоснабжения крупного промышленного предприятия, где за 100 % принята сумма потоков энергии, подводимой к ТЭС и котельные предприятия (рис. 13). Это традиционная схема энергоснабжения. Вся теплота, которая отводится от котельной (31%), идет на отопление дома и теряется через стены, а также с вентиляционным воздухом, сбрасывается в окружающее пространство. Электрическая мощность от электростанции (24%) почти полностью превращается в низкопотенциальным теплоту в охлаждающей воде в градирне.

На нижней части рис. 13 показан вариант применения теплового насоса. ТН фактически возвращает теплоту с оборотной системы водоснабжения (24%), поскольку она вся в сумме с электроэнергией, затраченной на сжатие хладагента (7%), поступает на вход, то есть на отопление дома, отчего котельная ликвидируется. Как видно из схем, в случае теплонасосного варианта потребляется лишь 84% топлива по сравнению с традиционной схемой, то есть 16% топлива экономится.

Схема теплового насоса для отопления завода (а) и традиционная схема с котельной и градирней (б)

Рис. 1,3. Схема теплового насоса для отопления завода (а) и традиционная схема с котельной и градирней (б)

Таким образом, тепловой насос, как тот что больше высокий эксергетический КПД, позволяет получить существенную экономию топлива. Попутно решается экологическая задача, связано с ликвидацией продуктов сгорания котельной (теплоэлектроцентралью).

Теплонасосные установки целесообразно использовать в промышленности для удовлетворения постоянной тепловой нагрузки при наличии постоянного источника низкопотенциальной теплоты и при относительно небольшом необходимом теплопидйоми от Тн (температуры снаружи) до 7 * 3, то есть при небольшом значении АГ = ТВ-ТН или при отношении ть / тн, близком к единице. Такие условия, конечно, имеют место при постоянном промышленном тепловой нагрузке невысокого потенциала или при нагрузке горячего водоснабжения при наличии отходов низкопотенциальной промышленной теплоты.

Экономичность теплонасосных установок снижается с ростом отношения температур ТВ / Гн, а также при использовании этих установок для удовлетворения сезонного тепловой нагрузки, например отопления, меняется в зависимости от температуры наружного воздуха. Для некоторых районов максимальное отопительную нагрузку превышает среднее отопительную нагрузку за сезон примерно в 2 раза. Кроме того, при обычных системах отопления с конвективными нагревательными приборами нужен переменный потенциал теплоты для удовлетворения этой нагрузки. Поэтому при максимальном отопительном нагрузке, имеет место при наиболее низких внешних температурах отопительного сезона, теплонасосная установка должна не только трансформировать максимальное количество теплоты но и осуществлять при этом максимальный подъем Тл-Ти, причем, конечно, максимум отопительной нагрузки, что имеет место в наиболее холодный период отопительного сезона, совпадает с электрическим максимумом энергосистемы.

Для повышения экономичности теплонасосных установок, удовлетворяющие сезонное нагрузки, их целесообразно совмещать с пиковыми котельными таким образом, чтобы базовая часть круглогодичного нагрузки довольствовалась от теплонасосной установки, а другая часть нагрузки, в основном пиковая - от пиковой котельной.

На рис. 1.4 показана принципиальная схема такой теплоснабжающей станции с двумя источниками (теплонасосной установкой и пиковой котельной), а на рис. 1.5 дано распределение тепловой нагрузки между этими установками.

Принципиальная схема теплоснабжения от теплонасосной установки:

Рис. 1.4. Принципиальная схема теплоснабжения от теплонасосной установки: / - тепловой насос; 2 - пиковая котельная; 3 - тепловой потребитель; 4 - тепловая сеть

Распределение тепловой нагрузки между теплонасосной установкой и пиковой котельной:

Рис. 1.5. Распределение тепловой нагрузки между теплонасосной установкой и пиковой котельной: а - график температур; б - график тепловой нагрузки; в - годовая отпуск теплоты; Т |, тт, Т2 - температуры воды соответственно после пиковой котельной, после теплонасосной установки, в обратной линии; 0тн.бпк - тепловые нагрузки теплонасосной установки и пиковой котельной

Передача пикового отопительной нагрузки на пиковую котельную снижает капитальные вложения на строительство станций теплоснабжения, так как удельные вложения на единицу расчетной тепловой нагрузки для пиковой котельной в 6 - 8 раз ниже, чем для теплонасосной установки. При таком решении существенно снижается также значение теплопидйому, осуществляемого теплонасосной установкой, благодаря чему уменьшаются удельные затраты энергии на трансформацию теплоты.

Таким образом, целесообразность применения ТН для достижения высокой продолжительности эксплуатации заключается в подключении теплопотребляющих установок в переходный период и летом, а также - конвертировании ТН для обеспечения потребителей холодом.

 
< 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