Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
Домашні сонячні станції продають у супермаркетах
22.09.2017р.

Комплект з шести сонячних батарей, куди входять...

Британці байдужі до «зеленої» енергетики та енергоефективності
22.09.2017р.

Дослідження соціологічної онлайн-служби YouGov...

Сонячні інвертори для 750 вокзалів Індії
22.09.2017р.

Компанія «АББ» встановить сонячні інвертори на 750...

Пропонують запровадити посаду енергетичного омбудсмена
19.09.2017р.

До Верховної Ради України подано законопроект про...

Кому належатиме «Турбоатом»?
19.09.2017р.

Після деякого затишшя це питання знову на порядку...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

3924
19.08.2008р. |
Опалення та теплові помпи
Зумовлене світовою політичною непевністю, негативним впливом спалювання викопних енергоносіїв на довкілля та драматичним незворотнім подорожчанням нафти, в Європі вже давно утвердилось нове усвідомлення навколишнього світу в напрямі довготривалої стриманої енергетичної політики. Щодалі ширшим є використання регенеративних джерел енергії, зокрема застосування технологій теплових помп для опалення та нагрівання води, є вагомим внеском у вирішення світових проблем довкілля.

Із застосуванням електроенергії для опалення чи водонагрівання з енергоекономічної точки зору слід мати на увазі, що відібрана на затискачах споживача електроенергія вимагає застосування щонайменше трикратної кількості первинної енергії (з викопного або атомного палива) на теплових та атомних електростанціях.

Це несприятливе співвідношення 1:3 спричинюється термодинамічними, електромеханічними та електричними втратами на виробництво та передавання електроенергії, яких, згідно з природними фізичними законами, неможливо уникнути, і спроби поліпшення зазначеного співвідношення за рахунок зменшення втрат неперспективні за сучасного стану розвитку техніки. Значно краще виглядає енергетичний баланс опалення та водонагрівання, якщо електроенергія споживається не безпосередньо для нагрівання, а для привода компресійних теплових помп.

За принципом дії теплова помпа – це машина, яка забирає теплоту з нижчою температурою, і, використовуючи привідну механічну або ж теплову енергію, віддає цю теплоту з вищою, відповідною для споживання, температурою, отже, може застосовуватись як для охолодження (у холодильній машині), так і для опалення чи нагрівання води. У холодильній машині теплота відбирається у замкненому просторі від його середовища (повітря, продуктів) і передається для розсіяння у відкрите навколишнє середовище. У агрегатах для опалення – навпаки, тепло відбирається з відкритого навколишнього середовища чи іншого доступного безкоштовного джерела низькотемпературної теплоти і передається з вищою температурою до споживачів – закритого опалюваного приміщення чи для водонагрівання.

За будовою теплові помпи бувають компресійні та абсорбційні. У найбільш поширених компресійних теплових помпах (рис. 1) «перепомповування» тепла відбувається у замкненому циклічному процесі завдяки безперервній зміні агрегатного стану робочого тіла (т.зв. холодоагента – на нині це озононейтральні фтор вуглеводні, як-от R407c, або натуральні речовини, як-от R290/пропан). Спрощено процес має чотири фази. У першій фазі підведення тепла від низькотемпературного джерела зумовлює випаровування рідкого холодоагента у випаровувачі 1.

У другій фазі пара холодоагента висмоктується компресором 2 і механічно стискається ним без підведення теплоти, через що температура пари зростає до потрібного рівня. У третій фазі під високим тиском холодоагент віддає своє тепло для використання (опалення чи водонагрівання) у конденсаторі 3, причому остигає і зріджується. У четвертій фазі за допомогою дросельного вентиля 4 зменшується тиск зрідженого конденсату холодоагента, і він знову підводиться до випаровувача 1.



Перша компресійна теплова помпа запрацювала у 1834 році (американець Jacob Perkins) в холодильній машині. У 1852 році Lord Kelvin довів, що холодильна машина може застосовуватись і для опалення, причому потребує менше первинної енергії, ніж потрібно для безпосереднього опалення. Однак перше промислове застосування для опалення теплові помпи отримали з 1932 року (Токіо), в Європі – з 1938 року (опалення ратуші в Цюріху).

Якщо для привода компресора застосовується електродвигун, то енергія опалення та водонагрівання в цьому випадку становить від 2- до 4-кратної спожитої електричної, а відношення до енергії затрачених первинних енергоресурсів – близько 1:1.

Ще кращі енергетичні показники має опалення та водонагрівання із застосуванням т.зв. газових теплових помп, в яких двигуном є карбюраторний або дизельний двигун внутрішнього згоряння. Крім того, що двигун знерухомлює компресор і, тим самим, створює механічну роботу для ініціації процесу теплової помпи, його вимушені теплові втрати (у викидних газах та на охолодження) використовуються для  споживання у опаленні чи водонагріванні безпосередньо та для зменшення втрат і поліпшення процесу теплової помпи.

Для агрегатів опалення з газовими тепловими помпами відношення спожитої енергії опалення та водонагрівання до енергії затрачених первинних енергоресурсів сягає 1,6. В абсорбційних теплових помпах (рис. 2) пара холодоагента після випаровувача 1 не ущільнюється, як у компресійних теплових помпах, а за низького тиску поглинається у абсорбері 2.1 проміжним розчином – абсорбує. Проміжний розчин з поглиненим холодоагентом за допомогою циркуляційної помпи 2.2 подається через температурний обмінник 2.3 до генератора 2.4, в якому за додаткового нагрівання холодоагент випаровує з проміжного розчину.

Надалі звільнений від холодоагента розчин через додатковий дросельний вентиль 2.5 повертається до абсорбера 2.1. Перегріта пара холодоагента надходить під вищим тиском і за вищої температури до конденсатора 3, де, як і в компресійній тепловій помпі, холодоагент віддає теплоту для споживання, внаслідок чого остигає, зріджується, і через дросельний вентиль 4 знову надходить до випаровувача 1. Співвідношення спожитої енергії опалення та водонагрівання до енергії затрачених первинних енергоресурсів в агрегатах з абсорбційними тепловими помпами досягає 1,4.

Зазвичай теплові помпи використовуються разом з паливними та електричними приладами опалення та водонагрівання. Теплова потужність установок для опалення одно- та двосімейних будинків перебуває в межах від 7 до 30 кВт, і в них застосовуються переважно компресійні теплові помпи з електроприводом компресора. Газові та абсорбційні теплові помпи більш доцільні для установок потужністю понад 100 кВт, тому вони застосовуються для опалення великих громадських та промислових приміщень. Для систем опалення з тепловими помпами можливі такі режими:

– моновалентний – теплова помпа окремо і незалежно від зовнішньої температури покриває нагрівальне навантаження будівлі;
– бівалентно-паралельний – нагрівальне навантаження за низької зовнішньої температури покривається тепловою помпою разом з іншим приладом для опалення (наприклад, акумуляційним електрокотлом);
– бівалентно-альтернативний – за температури, вищої від уставленої (наприклад, +4 ºС), загальне теплове навантаження покривається тільки тепловою помпою, інакше – тільки котлом.



Як джерела безкоштовної і дешевої низькотемпературної теплоти в європейських кліматичних умовах використовуються:

1. зовнішнє повітря або повітря з неопалюваних приміщень (підвалів, складів тощо);
2. ґрунтові води та ґрунт на глибині від 1 до 150 м;
3. поверхневі води (незамерзаючі струмки, ріки та озера);
4. викиди технологічних процесів (стоки градирень, каналізаційні стоки);
5. зворотні циркуляційні води теплофікаційних мереж тощо.

Відповідно до цього застосовуються такі типи теплових помп: повітря/вода (для 1), розсіл/вода (для 2, 4), вода/вода (для 3, 4, 5).

Для прикладу на рис. 3 показана система опалення з застосуванням теплової помпи типу вода/вода із використанням ґрунтової води як джерела теплової енергії. Для цього облаштовуються два колодязі. З першого, т.зв. забірного колодязя 1, вода подається до теплової помпи, яка відбирає від води теплоту. Охолоджена вода зливається до другого, стічного колодязя 2, з якого всмоктується у ґрунт.

Слід відзначити, що техніка теплових помп дозволяє забезпечувати не тільки опалення та водонагрівання, а  й кондиціювання повітря в приміщеннях влітку. Тому застосування процесів теплових помп на нині вважається одним з найефективніших способів використання регенеративної теплоти зовнішнього середовища.

Зростанням світових цін на нафту, газ та на електроенергію, а також усвідомленням необхідності захисту довкілля пояснюється щораз більше поширення останнім часом технології теплових помп майже у всіх європейських країнах. Так, у Швейцарії майже кожна друга новобудова обладнується системами опалення та водонагрівання із застосуванням теплових помп, у понад 30% господарств такі системи вже успішно експлуатуються. У Швеції за останні кілька років технологія теплових помп уведена в будівельні стандарти.

У Німеччині вже працює понад 105000 теплових помп. Лише торік їх продано коло 20000, що хоча і становить лише 2% загального німецького ринку теплових установок і до 10% їх у новобудовах, але вражають стабільні щорічні темпи приросту ринку теплових помп – понад 10%. Крім того, великий ринковий потенціал у Німеччині мають теплові помпи в зв’язку з нагальною необхідністю модернізації житлового фонду, тим більше, що з екологічних міркувань такі технології дотуються державою.

Зрозуміло, що технологія теплових помп – це лише складова частина модернізації енергопостачання. Так, наприклад, застосування сучасних технологій спалювання газу та нафти в опалювальних та нагрівальних установок дає 25%-ну економію енергоресурсів порівняно з вихідною ситуацією. Значна подальша економія досягається використанням відновлюваних енергій.

Так, сонячна енергія може використовуватись як безпосередньо з соляр-установок, так і опосередковано, з допомогою теплових помп. Завдяки послідовному впровадженню сучасної техніки спалювання у комбінації з системами для використання відновлюваних енергій можливе досягнення навіть 40%-ої економії традиційних енергоресурсів для опалення та водонагрівання індивідуальних та громадських споруд. Залежно від конкретних умов, капітальні затрати на спорудження установок з тепловими помпами на нині коливаються в межах від 10000 до 20000 євро. Це дещо вище порівняно з системами, обладнаними тільки  опалювальними газовими та масляними котлами, але нижчі експлуатаційні затрати, навіть з розрахунку на актуальні ціни паливних енергоресурсів, гарантують окупність не більше як за 10 років.



За матерілами Всеукраїнської галузевої газети "Електротема"
Теги та ключові фрази
помпове опалення, водонагрівання, помпове опаленя, Будова помпи, будова земної кори, сучасне опалення теплови помпи, технології теплових помп, форум обігрів будинку тепловим колодязь, когерентна теплова технологія, як виготовити теплову помпу


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

18.08.2010р.

Пристрій для плавного пуску електродвигуна

Одним із самих головних недоліків асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є наявність у них великих пускових струмів. І якщо теоретично методи їх зниження були добре розроблені вже досить давно, то ось практично всі ці розробки застосовувалися дуже в рідкісних випадках

Більше статей за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.