термопомпи

4.1. Принципът на работа на термопомпата

Използването на алтернативни източници на чиста енергия може да се предотврати задаващата се енергийна криза в Украйна. Наред с търсенето и развитието на традиционните източници (нафта), обещавайки посока е да се използва енергията, съхранявана в язовири, земята, геотермални източници, процесни емисии (въздух, води, отпадъчни води и др.). Въпреки това, температурата на тези източници е доста ниска (0-25 ° C) и в сила за тяхната употреба трябва да изпълни прехвърлянето на тази енергия на по-високо ниво на температура (50-90 ° С). Изпълнено трансформация на термопомпите (TH), които в действителност са сгъстяване на парите хладилни машини (фиг. 4.1).

Източникът на ниска температура (INT) се нагрява на изпарителя (3), в която хладилен кипи при температура от -10 ° С ... + 5 ° С След това топлината прехвърлени на охлаждащата течност се прехвърля в класически цикъл сгъстяване на парите на кондензатора (4), който се доставя на клиента (ПОО) по-високо ниво.

Топлинните помпи са разделени в съответствие с принципа на действие (компресор, абсорбция) и вида на топлина предаване верига "източник-потребител". Следните видове топлинни помпи: въздух-въздух, вода-въздух, вода-въздух, вода-вода, въздух-земя, подземни води, където е показан първият източник на топлина. Ако само на термопомпата се използва за отопление, системата се нарича едновалентни. Ако, в допълнение към термопомпата е свързан друг източник на топлина, работещи самостоятелно или в паралел с електроенергийната система с термопомпа се нарича двувалентни.

Фиг. 4.1. Схема топлинна хидравлична помпа:

1 - компресор; 2 - източник на ниско ниво на топлина (INT); 3 - изпарителя на термопомпата;

4 - топлинна помпа кондензатор; 5 - високо ниво на потребител на топлинна енергия (НТР);

6 - ниска температура топлообменник; регулатор на потока охладител - 7;

8 - висока температура топлообменник

Термопомпата с хидравличен лентите (водни помпи, топлообменници, вентили и т.н.) е наречен инсталация термопомпа. Ако средата се охлажда от изпарител, същата като средата се нагрява в кондензатора (вода-вода, въздух-въздух), чрез промяна на потока на тези среди може да бъде променено на обратен режим TN (охлаждане до нагряване и обратно). Ако околната среда - газове, като промяна в режима се нарича обратим цикъл въздух ако течността - хидравлична обратим цикъл (фигура 4.2.).

Фиг. 4.2. Веригата на термопомпата с обратим хидравличен цикъл

В случай, обратимостта на цикъла чрез промяна на посоките на хладилен агент през обратимостта на вентила цикъл, използването на термина "термопомпата работи в реверсивен хладилен цикъл."

4.2. Ниските потенциални източници на топлина

4.2.1. Ниска потенциален източник - въздуха

Фиг. 4.3. Схема "въздух-вода" термопомпа

В въздух климатични системи обикновено се използват "въздух-вода" термопомпи. Външен въздух се вдухва през изпарителя и топлината отхвърлено от кондензатора загрява водата, използвана за нагряване на помещението в стаята (фиг. 4.3).

Предимството на такива системи е наличието nizkopotentsialnogo източник на топлина (въздух). Въпреки това, температурата варира в широк диапазон, като достига отрицателна стойност. Ефективността на термопомпата е силно намалена. Следователно, промяната на температурата на външния въздух от 7 ° С до минус 10 ° С води до намаляване на ефективността на термопомпата в 1.5-2.

За водоснабдяване от Тенеси, за да затопли стаята са инсталирани топлообменници, наречен в литературата "вентилаторни конвектори" на. Вода се подава към хидравличната система фен бобина - (. Фигура 4.4) помпена станция.

Фиг. 4.4. Схема помпена станция:

манометри - P; RB - разширяване; AB - резервоар за съхранение; Флусостат - RP; H - помпа;

BK - балансиран клапан; F - филтър; ОК - възвратен клапан; Б - клапан; Т - термометър;

PC - предпазен клапан; TP - топлообменник "течност Freon"; ТСА - трипътен вентил; CSW - клапан подаване течност; CPV - Air хранене клапан; SSC - обезвъздушител

За да се подобри точността на поддържане на температурата в помещението и намалява инерцията на резервоарите за съхранение са инсталирани в хидравличната система. Капацитет на резервоара може да се определи с формула [8]:

при което - охлаждащия капацитет TH кВт;

- Подобряване хладилник обем, m3;

- количеството на водата в системата, L;

Z - Капацитет стъпки TN.

Ако Vab ще бъде отрицателен, резервоара за съхранение не е инсталиран.

За компенсиране на термично разширение на водата в хидравличната система определя разширение резервоари. Разширителни резервоари се монтират на смукателната страна на помпата. Обемът на разширителния съд се определя от формула [8]:

където Vsist - обем система, л;

К - коефициент на обемно разширение на течността (вода 3,7 х 10 -4 антифриз (4.0-5.5) х 10 -4).

АТ - температурна разлика течност (работи само в режим на охлаждане)

АТ = Tamb - 4 ° С; По време на работа в режим термопомпа АТ = 60 ° С - 4 ° С = 56 ° С);

Rpred - настройка на предпазния клапан.

Система налягане (Rsist) зависи от относителното положение на помпената станция и крайния потребител (намотка). Ако помпената станция се намира под крайния потребител, налягането (Rsist) се определя като максималната височина разликата (в бара) плюс 0,3 бара. Ако помпената станция е над всички потребители, на Rsist = 1,5 бара.

Разширяване резервоар предварително напомпани с въздух до налягане при 0.1-0.3 бара по-малко от проектирането, инсталацията и след това налягането се привежда в нормално състояние.

Дизайнът на разширителни съдове е показано на фиг. 4.5.

Необходима площ за местоположението на колектор се изчислява съгласно формулите (5) и (6)

където - термичен TN изпълнение, W;

- консумация на енергия от TN, W;

г - плътност на мощността на колектора почвата W / т2.

По този начин, ако капацитетът на охлаждане TH е 10 кВт, мокро песъчлива почва (г = 20 W / m 2) за поставяне на колекторната площ изисква

За да се превърне топлина от такава област трябва да бъдат определени в полиетиленови тръби с диаметър земята 25 х 2,3 мм и дължина 500 х 1,4 = 700 m (1.4 - единица поток тръби на квадратен метър).. Тръбите трябва да бъдат определени за отделните вериги на 100 m всеки, т. Е. схеми 7.

Всички клапани и колектори трябва да се поставят в достъпни места, за да изследват, например, в разпределението на отделните мини извън дома или в мазето на дома си моя. Приспособленията трябва да бъдат изработени от устойчиви на корозия материали. Всички тръби в къщата и се вкарва през стената трябва да бъде изолирана да осигури дифузия непроницаемостта на двойката да се избегне кондензацията от поток и връщане мрежа А е студени (в сравнение с мазе температура) на охлаждащата течност.

Когато вертикален дизайн праймер сонда пробит отвор дълбочина 60-200 м, което попада малко U-образни канали (фиг. 4.11).

Фиг. 4.11. Термопомпата с приземен сонда

и - общата схема, B - схема на земята сонда

1 - линия за връщане, 2 - захранваща линия 3 - цикъл сонда 4 - капачка

Мократа глинеста почва с мощност на охлаждане термопомпа 10 кВт дължината на сондата (дълбочина на отвора) трябва да бъде

Препоръчително е да се направи 2 линия на дълбочина от 50 m диаметър DN = 32 х 3 mm. Общата дължина на тръбата е 200 м. Кладенеца е изпълнен с тръби бентонит, високо проводими топлина. Брой на охлаждащата течност, определен от вътрешния обем на колекторните тръби (сонда) и захранващи тръби. Диаметърът на фуражните тръби, като по-голям размер от тръба глава. В нашия пример, тръбата на сондата DN = 32 х 3 mm и захранващата тръба DN = 40 х 2.3 mm дължина 10 м вътрешен обем (Таблица 2) с захранващата линия е 2 х 100 х 0,531 х 0,984 = 10 116,04 л. Поток на охлаждащата течност на термопомпата са на паспорта на термопомпата. Да приемем, 1600 л / час. След това потреблението на един цикъл е 800 л / ч.

Таблица 2. Специфичен вътрешен обем на тръбата

Загубата на налягане в тръбите зависи от диаметъра на тръбата, плътността и скоростта на потока на охлаждащата течност се определя съгласно тръби на производителя. По този начин, за тръби HDPE (полиетилен с висока плътност) 32 х 3 mm и скорост на потока от 800 л / ч е 154.78 Pa / м, а за тръби с диаметър 40 х 2.3 - 520.61 Pa / m [7]. От общия спад в налягането в мрежата ще бъде 36161.1 Pa, която трябва да се вземат предвид при избора на помпа.

Срокът на експлоатация на колектора на почвата зависи от киселинността на почвата: ако нормалната киселинност (рН = 5,0) - 50-75 години, най-висок (рН> 5,0) - 25-30 години.

4.1. Ефективността на термопомпите

Като основен показател за производство на топлинна помпа се прилага коефициент за преобразуване или съотношение на отопление COP (коефициент на трансформация), равен на съотношението на капацитета на топлинна помпа за консумирана от компресора власт. В режим на охлаждане се използва за оценка на ефективността на охлаждане коефициент ПЕР (съотношение на енергийната ефективност) е съотношението на капацитета на охлаждане на топлинната помпа за консумирана от компресора мощност.

където - енергията, постановено от OEM;

- топлинна енергия се отнема INT;

и - кондензация и температури на изпарение в термопомпата.

Температурата определя от налягането на хладилния агент кондензира в ТН, и - температура Int. По този начин, ако се вземе К = 281.16 (8 ° С) и = 323,16 К (50 ° С), след това COP е равно на 7,7. Ако топлината се отстранява чрез вода, различни хладилни агенти могат да постигнат следните температури [1]: R717, R502, R22 - около 50 ° С, R134a - 70 ° С, R142 - 100 ° С

Трябва да се помни на основното правило на изтичащия поток (4): по-ниската температурна разлика между топлинния източник и приемник на топлинната помпа, по-висок коефициент на преобразуване на.

Когато термопомпата се използва както топлина и студ (например, хладилни камери и охлаждане топлина офис), след това

При изравняване на цикъл =

При температури общия коефициент на конверсия може да достигне над 12, 7, което характеризира с висока енергийна ефективност на термопомпата. Действително COP е малко по-ниска от порядъка на 3-5.

В абсорбцията термопомпи трансформиращ коефициент е по-ниска от компресия поради големи загуби на абсорбция в елементи на схемата. По този начин, при използване на подпочвените води с T0 = 281,16 К (8 ° С) и температура използваема топлина = 323,16 К (50 ° С), коефициентът на преобразуване ще бъде само абсорбция TN 1.45 [1]. полезен температура топлина на абсорбцията термопомпата е също зависи от температурата на нагряване на генератора. Когато над температурата на нагряване генератора трябва да бъде най-малко 150 ° С

Цената на топлинната помпа може да се изчисли приблизително в размер на 750-1500 долара за 1 кВт топлинна енергия, генерирани. Срокът на откупуване на 7-14 години.

4.2. Изборът на оборудване за термопомпи

Изборът на оборудване започва с изчисляването на изграждане на топлинна енергия. В момента има голямо разнообразие от програми за изчисляване на потреблението на топлинна енергия на компютъра, което може да се намери в интернет или се свържете с доставчика на хардуера.

Приблизителни изчисления могат да бъдат направени въз основа на отопляемата площ на сградата и количеството гореща вода за битови нужди. Също така в случай на периодични планирани ремонти трябва да се увеличи капацитетът на топлина от термопомпата. Ако спиране на тока не надвишава 2 часа, този фактор не може да бъде игнориран.

Специфичен разход на топлина зависи от вида на сградата:

• Сграда с ниска консумация (съвременни материали, изолационни стени, прозорци на стъклопакети) - 40 W / т2;
• News, добра топлоизолация - 50 W / m 2;
• със стандартна изолация на сгради - 80 W / m 2;
• стари сгради с малко изолация - 120 W / т2.

Отчитане на допълнителна топлинна мощност, за да компенсира загубата на топлина по време на мощност планирани ремонти следва.

Определя дневно (24 часа) потреблението на топлинна енергия

където - teploproizvoditelnostTN кВт;

- липса на електричество.

Изчисляване на допълнителна топлина капацитет за производство на потребление на топла вода на базата на едно лице около 50 литра вода при 45 ° С, което съответства на 0,25 кВт / човек. А по-точно изчисление може да се извършва с помощта на данните от таблица 3.

Таблица 3. Ежедневната консумация на топла вода

Консумация на вода, л / човек

Вземем примера на строителството на термопомпа с обратим хидравличен цикъл работи кръг в два режима (охлаждане или отопление) в зависимост от времето на годината с помощта на хардуерни и софтуерни компании CIAT (Франция).

1. Heat 510 кВт.

2. Ниска температура източник - морска вода с температура:

топъл сезон ≤20 ° С,

студен сезон 7 ° С

3. висока потребителите - вода от топлообменника температура на изхода 55 ° С

4. минимум външната температура на въздуха - минус 10 ° С (Крим, Украйна).

Това ще реши проблема с помощта на топлинна помпа с обратим хидравличен контур схема е показана на Фиг. 2.

Предвид това, че външната температура е отрицателен (минус 10 ° С) в термопомпата, използването на система от две верига. В първичния кръг да се прилага точка етиленгликол замразяване долу (двайсет% етилен гликол смес с вода) -10 ° С.

В съответствие с първоначалните изисквания избере спад на температурата в висока температура верига Dtvyh = 5 ° С (50/55 ° С). След това температурата на охлаждащата течност в кондензатора верига трябва да бъде подходящо 55/60 ° С За тези температури термопомпата е целесъобразно да се използва фреон R134a [1].

В съответствие с първоначалните изисквания се определят температурна разлика INT 7/4 ° С, след това изпарител температурна разлика верига съответно възлиза на 5/2 ° С

Използването на CIAT програма за подбор на фирмата оборудване, се определя от вида и параметрите на режимите на термопомпени на работа за отопление и охлаждане. Програма избран термопомпа HYDROCIAT 2500B X LW / LWP R134a с параметрите, дадени в таблицата. 4, появата на който е показан на фиг. 12.

Таблица 4. Спецификации машини вода охлажда HYDROCIAT 2500B X LW / LWP R134a

Ниската температура топлообменник "морска вода термопомпата" в определени изходни данни за режима на отопление за следното:

1. източник нискокачествени топлина (първична): морска вода с температура вход / изход - 7/4 ° С
2. Температурата на двадесет процента разтвор на етиленгликол в първичния контур 5/2 ° С
3. Консумацията на двадесет процента разтвор на етиленгликол 102.8 m 3 / час.

CIAT програма избира PWB 45 топлообменник 11.

Таблица 6 Спецификации обменник PWB 45 11 в 63 плаки (морски термопомпени)

температурата на охлаждащата течност (вход / изход), ° С

Скорост на потока, м3 / ч

Материал на плочите за пренос на топлина

Извършване на проверка изчисление предварително изчислени намотка PWB 30 ноември с плочи 43 за топъл сезон и определяне на температурата на водата в изходния / входа на потребителя.

CIAT програма показа, че през лятото топлина PWB за изпълнение топлообменник 30 ноември ще бъде 437 кВт, и стойността на температурата на охлаждащата течност (изход / вход) 7.5 / 12 ° С (Таблица 7.)

Таблица 7. характеристики изпълнение обменник PWB 30 ноември с плочи 43 (термопомпата - потребителя) в режим на охлаждане

температурата на охлаждащата течност (вход / изход), 0 ° С

Скорост на потока, м3 / ч

Материал на плочите за пренос на топлина

По този начин, избран термопомпа HYDROCIAT 2500 XLW / LWP R134a предвижда:

• по време на топлинна мощност на студения сезон от 517 кВт при консумация на енергия от 191 кВт;
• в топлия сезон охладителна мощност 395,9 кВт при консумация 158 кВт мощност.

По-долу е схематична диаграма на термопомпа с обратим хидравличен цикъл изчислява по-горе.

Фиг. 4.13. Схема на термопомпата с обратим хидравличен цикъл

Номенклатурата на някои топлинни помпи CIAT компания е дадена в таблица. 8.

Таблица 8. Термопомпите са CIAT (Франция)

1. Термопомпите, използващи възобновяеми източници на топлина, са най-енергийно ефективни отоплителна техника.
2. Системи, изградени на базата на TN, надеждни, безопасни и трайни.
3. Подготовка на топлина от термопомпата - екологично чист процес.
4. Модерна климатична техника (например, CIAT, Франция) ви позволява да създадете VT с капацитет от десетки кВт до MW.

Литература.

Споделете това:

Подобно на това:

навигация в публикациите

. Автори на блогове, като например: