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

Гелиотеплонасосни системы теплоснабжения

Гелиотеплонасосни системы теплоснабжения (ГТНСТ) сочетают элементы гелиосистем и теплонасосных установок (рис. 1.6). Они подразделяются на активные и пассивные. В структуру активной гелиосистемы входят:

• коллектор солнечной энергии (СК), предназначен для нагрева жидкого или газообразного теплоносителя за счет теплоты поглощенного солнечного излучения;

• аккумулятор теплоты, в котором накапливается энергия для использования в периоды отсутствия или недостаточного количества солнечной радиации;

• дополнительное (резервное) источник энергии (ДДЭ)

• насос или вентилятор для подачи теплоносителя;

• трубопроводы для соединения и теплообменные устройства для передачи теплоты в двух- и многоконтурных системах;

• устройства для управления режимами работы системы.

Принципиальная схема гелиотеплонасоснои системы теплоснабжения:

Рис. 1.6. Принципиальная схема гелиотеплонасоснои системы теплоснабжения: / - коллектор солнечной энергии; 2 - аккумулятор теплоты; 3 - тепловой насос; 4 -дополнительное (резервное) источник теплоты; 5 - потребители теплоты

В пассивной системе солнечная энергия улавливается и накапливается в ограждающих конструкциях, самого дома или в пристроенной к нему теплицы, а движение теплоносителя осуществляется путем естественной конвекции.

Обязательным условием эффективного использования солнечной энергии является рациональное проектирование самого дома с целью снижения потребности в теплоте. Конечно активные системы дополняются элементами пассивного использования солнечной энергии.

Теплонасосные установки используют низкопотенциальным теплоту окружающей среды и ВЭР для теплоснабжения. Объединение солнечных и теплонасосных установок в единую систему представляет определенные технико-экономические преимущества.

Существуют две основные схемы ГТНСТ: последовательная и параллельная (рис. 1.7). Рассмотрим подробнее последовательную схему (рис. 1.7 а). Ее основными особенностями являются:

• подвода теплоты от СК при температуре 3 ... 40 ° С, что создает потенциал высокого коэффициента преобразования теплового насоса (порядка 3 ... 7) при работе в парокомпресионному цикле, причем в указанном диапазоне температур СК имеет высокий КПД;

• наличие специального теплового насоса;

• высокая эффективность ГТНСТ, что обеспечивает значительную долю солнечной энергии в покрытии тепловой нагрузки, причем в условиях холодного климата нужны большие площади поверхности СК;

• использование дополнительного электрического источника энергии, для которого коэффициент преобразования равен 1, что сильно снижает величину сезонного коэффициента преобразования системы.

Принципиальные схемы гелиотеплонасосних систем

Рис. 1.7. Принципиальные схемы гелиотеплонасосних систем с последовательным (а) и и ги- и параллельным (б) присоединением теплового насоса аккумулятор теплоты; 3 - тепловой насос; 4 - потребители теплоты 5 - ДДЭ -байпас; ДСП - тепловая СК; & - Теплопроизводительность теплового насоса (теплозмишання из конденсатора) £ д - количество теплоты, подводимой от ДДЭ; С? 0 с - количество теплоты, получаемое, испарителем из окружающей среды

Для повышения эффективности системы, улучшение экономических показателей и повышение роли источника энергоснабжения стоит глубоко анализировать методы обеспечения дополнительной энергией (главным образом тепловыми насосами с коэффициентом преобразования не ниже 2). В частности, могут использоваться два источника теплоты для теплового насоса -Внешнее воздуха для второго испарителя теплового насоса (однако при этом нужно более тщательная регулирования и управления системой). Кроме того, могут также использоваться тепловые насосы, извлекают низкопотенциального тепла из земли или накопленную в почве солнечную энергию.

Основными областями применения ГТНСТ с последовательной схемой является отопления / охлаждения одно- и многоквартирных жилых домов, небольших общественных и производственных зданий; горячее водоснабжение и производство технологической теплоты с температурой до 100 ° С.

Особенности параллельных схем (рис. 1.7 б) ГТНСТ следующие:

• используются обычные тепловые насосы типа "воздух-воздух" и дополнительное прямое отопление от СК;

• сезонный коэффициент преобразования теплового насоса повышается при подогреве рециркуляционного обратного воздуха, подводится к тепловому насосу, в диапазоне температур от значений, превышающих температуру внутреннего воздуха, до значений, не доходя до той температуры, что нужно для прямого отопления от СК.

Эта схема имеет ряд недостатков, поэтому применяются и другие схемы, в частности, комбинированные системы, состоящие из СК, теплового насоса и солнечных электрических батарей. Эти системы превращают солнечную энергию в электрическую и тепловую. По сравнению с раздельными системами они компактнее и дешевле. Наряду с последовательной и параллельной схемам применяется также схема с двумя источниками тепла - наружным воздухом и солнечной энергией, то есть комбинация первых двух схем.

На рис. 1.8 показано, какую долю тепловой нагрузки покрывает солнечная энергия в системах с последовательной и параллельной схемам.

Количество энергии Е, нормализованная относительно тепловой нагрузки поступающей от солнечной и теплонасосной составляющих гелиотеплонасоснои системы теплоснабжения при последовательной (а) и параллельной (б) схемах, в зависимости от площади поверхности СК:

Рис. 1.8. Количество энергии Е , нормализованная относительно тепловой нагрузки поступающей от солнечной и теплонасосной составляющих гелиотеплонасоснои системы теплоснабжения при последовательной (а) и параллельной (б) схемах, в зависимости от площади поверхности СК:

/ - Тепловая нагрузка; 2 - доля тепловой нагрузки, покрывающий автономный тепловой насос; С - суммарная доля тепловой нагрузки, что покрывается солнечной энергией; 4 - доля тепловой нагрузки, покрывающий тепловой насос с гелиосистемы; 5 - доля тепловой нагрузки, покрываемой тепловым насосом за счет энергии окружающей среды; б - доля тепловой нагрузки, что покрывается СК и тепловым насосом

Важной характеристикой ГТНСТ есть доля солнечной энергии в покрытии тепловой нагрузки или степень замещения топлива, равная отношению количества теплоты, поступающей от СК до потребителей, к величине нагрузки теплоснабжения за рассматриваемый период (месяц, сезон, год). Основной характеристикой эффективности теплового насоса является коэффициент преобразования, то есть отношение полезной количества теплоты, отдает конденсатор теплового насоса, к работе, затраченной на сжатие рабочего тела в компрессоре. Для комбинированных систем можно использовать оба показателя эффективности, а степень замещения можно распространить как на солнечную энергию, так и на энергию окружающей среды вытягивает испаритель теплового насоса.

Из сравнения схем включения теплового насоса следует:

• наибольшая степень замещения топлива солнечной энергией обеспечивает ГТНСТ с последовательной схемой включения теплового насоса;

• наименьшее значение относительной доли энергии от дополнительного источника (ДДЭ) дает ГТНСТ с параллельной схеме, однако при этом расход электроэнергии выше по сравнению с последовательной схемой;

• схема ГТНСТ с двумя испарителями (один получает энергию из окружающей среды, а второй - с аккумулятора гелиоконтура) имеет примерно те же характеристики, что ГТНСТ с последовательной схеме.

По общей величине степени замещения топлива солнечной энергией и энергией окружающей среды ГТНСТ с параллельной схеме и система с двумя испарителями примерно эквивалентны, но схема ГТНСТ с двумя испарителями менее технологична. При небольших значениях площади поверхности СК ГТНСТ с последовательной схемой по степени замещения топлива близка к гелиосистемы без теплового насоса, а система с параллельной схеме - до теплонасосной установки.

 
< 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