• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Теплонасосні установки для опалення.

Оцінка ефективності систем опалювання будівлі.

Ефективність системи опалювання визначається трьома основними властивостями: надійністю, керованістю (або стійкістю) при функціонуванні, забезпеченістю.

Надійність – ймовірнісне забезпечення безвідмовної роботи механічної частини системи опалення, її конструктивних вузлів та елементів при експлуатації у межах розрахункових термінів та умов.

Керованість – ймовірнісне витримування заданих відхилень у роботі окремих частин і зон системи опалення в процесі управлінні та експлуатації на протязі опалювального сезону.

Забезпеченість – прийняте в проекті витримування з допустимою ймовірністю відхилення розрахунків внутрішніх умов у будівлі.

Є обмежені відомості про надійність як показник безвідмовної роботи вузлів і елементів системи опалення, а також дані про гідравлічну та теплову стійкість системи опалення та її керованості в процесі експлуатації.

Забезпеченість розрахункових умов у будівлі залежить від того, з яким коефіцієнтом забезпеченості розраховані та спроектовані системи опалювання та захисні властивості ЦПС. Окремі складові комплексної властивості ефективності можуть бути отримані розрахунковим або по експериментальним даним, натурним спостереженням. Вони повинні бути визначені ймовірнісними показниками К, які враховують або кількість випадків n, або загальну тривалість в часі відхилень умов у приміщенні від розрахункових ∆Z в єдиній формі запису у вигляді або , де N і Z - загальна кількість випадків або загальна тривалість періоду роботи в системі опалювання (опалювальний сезон, 50-річний період роботи тощо).

Комплексна властивість ефективність К_еф., як сукупність ймовірнісних показників властивостей надійності К_над., керованості К_кер. та забезпеченості К_заб. може бути визначено у вигляді

К_еф.=К_над.*К_кер.*К_заб.

Внутрішніх умов у приміщеннях ЦПС. У зв’язку з цим ефективність є не тільки сукупною якісною властивістю, але й й вона прямим чином пов’язана з техніко-економічними, у тому числі її енергетичними показниками. Чим менше тим нижча якість системи опалення та більші соціально-виробничі збитки.

Тепловим насосом називають установку призначену для передачі тепла від низькотемпературного джерела до середовища з більш високою температурою.

Для раціонального використання енергії у системах опалення ЦПС доцільно, як і при електричному опаленні, використовувати тепловий насос. Передумовою ефективного використання тепло насосних установок (ТНУ) є всебічне врахування усіх внутрішніх і зовнішніх умов протікання процесу опалення будівлі.

Енергетична ефективність теплового насосу оцінюється за допомогою коефіцієнта перетворення енергії, який також називається опалювальним коефіцієнтом. Коефіцієнт перетворення дорівнює відношенню кількості тепла , яке отримане для опалення, до кількості тепла , еквівалентному витратам енергії на приведення установки в дію.

.

Теплота крім теплоти містить теплоту , яка відбирається тепловим насосом від низькотемпературного середовища, але зменшується за рахунок невідворотних втрат у контурі ТНУ, тобто . Таким чином, опалювальний коефіцієнт дорівнює:

Коефіцієнт використання енергії ТНУ залежить від різниці температури ∆Т= ( - температура конденсації, - температура випаровування) і досконалості конструкції установки:

,

Де - коефіцієнт перетворення ідеального термодинамічного циклу Карно

;

- ступінь термодинамічної досконалості реального процесу в ТНУ.

На рис.1.4. наведені приблизні відношення коефіцієнтів ідеального циклу Карно та діючих ТНУ.

Рис.1.4. Залежність коефіцієнта використання (1) реальних ТНУ і коефіцієнта перетворення (2) ідеального термодинамічного циклу від різниці температури ∆Т в конденсаторі та випаровувачі .

Теплові насоси (компресійні, сорбційні, термоелектричні, газові, струйні, комбіновані) працюють на різних джерелах енергії, тому базою для порівняння їх енергетичної ефективності може слугувати первинна енергія, отримана в установках на органічному або ядерному паливі.

Коефіцієнт використання первинної енергії знаходять як відношення енергії до підведеної первинної енергії:

,

Де - ККД електростанції, котла або іншого пристрою для отримання первинної енергії.

Наприклад, коефіцієнт використання первинної енергії компресаційними та сорбційними тепловими насосами буде в обох випадках рівний 0,9, якщо у першому випадку , на базі електростанції ( ), а в другому при ККД котла

З метою економії енергії слід використовувати у системах ТНУ, які забезпечують високу ступінь використання первинної енергії . У табл.1.1. наведені мінімальні значення для деяких видів опалення.

Таблиця 1.1.

Значення коефіцієнта використання первинної енергії для деяких видів опалення і .

Коефіцієнт використання більший 1 може бути отриманий у системі опалення тільки за рахунок теплового насосу.

Висока ефективність використання теплової енергії в системах опалення з ТНУ досягається тоді, коли коефіцієнт перевищує мінімальні значення, наведені у табл.1.1. Із рис.1.4. видно, що коефіцієнт перетворення реально діючих ТНУ перевищує мінімальні значення за табл.1.1. при ∆Т≤60…70°С. При зниженні ∆Т значення постійно зростають.

Температура випаровування залежить від температури джерела, а температура конденсації визначається робочою температурою у споживача (наприклад, температурою теплоносія у подаючій лінії системи опалення). Таким чином, використання тепла навколишнього середовища за допомогою теплового насосу при невеликій різниці температури ∆Т (50-60°С і нижче) не вимагають великих витрат первинної енергії.

Джерелом тепла для теплових носіїв є навколишнє середовище, енергетичний рівень якого різний у залежності від місця розміщення об’єкту , часу доби та сезону року. Це визначається дією сонячної радіації, геотермальної енергії, енергіє гравітаційного поля та обертання Землі, а також енергією теплоти, що відходить від енергетичних і технологічних установок.

Таку енергію навколишнього середовища необхідно використовувати тільки у визначених місцях і в обмежені періоди часу (рис.1.5).

Рис.1.5. Навколишнє середовище – джерело теплової енергії для теплового насоса

1 – сонячні промені;

2 – гравітація;

3 – обертання Землі;

4 – геотермальний грунт;

5 – грунтові води;

6 – поверхневі води;

7 – побутові стічні води;

8 – внутрішнє повітря;

9 – використана теплота., яка відходить від енергетичних і технологічних установок;

Х – місце доцільного забору низько потенціальної енергії для теплового насосу.

Це можуть бути місцеві із порівняно високою температурою джерела енергії: грунти, грунтові та поверхневі води, оточуюче повітря, а також потоки енергії перед вирівнюванням їх температури з температурою навколишнього середовища (сонячна енергія, відпрацьована теплота промислових установок, відпрацьоване повітря, стічні води). Крім цього. Джерелом може бути акумульована низькотемпературна теплота, яка використовується періодично або після акумуляції.

Температура в приміщенні може незначно відрізнятися від температури джерел навколишнього середовища, тому низькотемпературні системи опалення є найбільш придатними об’єктами для використання ТНУ. При відповідному розрахунку та техніко-економічному обґрунтуванні у низькотемпературних системах опалення можуть використовуватися практично усі види опалювальних приладів, а також агрегати повітряного опалення. Придатними для низькотемпературних систем є паралельно-променеві прилади, суміщені з обмежувальними конструкціями.

У системах опалення ЦПС необхідний цілеспрямований розподіл потоків енергії з використанням різних видів енергетичних сполучень. Вони можуть бути у вигляді послідовного та паралельного з’єднання, за допомогою змішувачів, теплообмінників і за допомогою теплового насосу. На рис.1.6. показані можливості сполучення потоків енергії різних середовищ всередині та зовні будівлі. Необхідно мати на увазі, що теплові насоси вимагають комплексного територіального використання для більшої тривалості роботи протягом року. Доцільне розміщення тепло- і холодоспоживачів та їх приєднання у системі з тепловими насосами та холодильними машинами дозволяє отримати значний економічний ефект. Розрахунки показують, що термін окупності ТНУ 1,5 – 3 роки, що нижче нормативного терміну окупності, прийнятого для систем опалення.

Рис.1.6. Суміщення потоків енергії різних середовищ всередині та зовні ЦПС.

1,1ʹ - опалювальні,кондиційовані та вентильовані приміщення;

2,2ʹ - інші споживачі тепла та холоду;

3 – сонячні промені;

4 – внутрішнє повітря, що видається;

5 – побутові та технологічні води;

6 – грунтові води;

7 – геотермальні джерела;

8 – водойми;

9 – зовнішнє повітря;

10 – холодильна машина і тепловий насос;

11 – регенератори, рекуператори та ін. теплоутилізатори;

12 – змішувачі;

13 – сонячні колектори та абсорбери.

В існуючих системах центрального теплопостачання, особливо при їх вимушеному розширенні, відмічають зростання витрат на транспортування теплової енергії. У зв’язку з цим доцільне підвищення питомої пропускної здатності теплових мереж, у тому числі шляхом зниження температури води у зворотних магістралях. Це може бути досягнуто за рахунок прямого використання води із зворотних ліній у низькотемпературних системах опалення, при цьому необхідно збільшувати площу опалювальних приладів, додаткові заходи щодо збільшення теплозахисту ЦПС, що не завжди забезпечує економічність рішень.

У таких умовах з економічної точки зору доцільним є використання теплових насосів для централізованого (рис.1.7) і децентралізованого (рис.1.8) зниження температури у зворотних лініях теплових мереж. Для цього використовуються теплова енергія системи теплопостачання .

При проектування нових систем центрального теплопостачання можливе використання комбінованих схем з тепловими насосами. Доцільним є не тільки пониження температури зворотної води, але й загальне зниження температурного рівня з 150-70°С до 120-20°С і нижче.

При енергопостачанні від ТЕЦ застосування компресійних теплових насосів з додатковим підведенням електричної енергії часто виявляється економічно невигідним.

Доцільно буде система центрального опалення, в якій в різний час або у паралельному режимі використовуються тепловий насос і енергоакумуляційна система. У період пікового навантаження в електромережі тепловий насос відключається. У цей час опалення повність забезпечується енергіє від акумулятора. В інший час працює тепловий насос, а при великій витраті тепла – тепловий насос у поєднанні з енергоакумулюючою системою.

Теплові насоси можуть використовуватися для опалення одноквартирних окремо розміщених будинків. Обов’язковими умовами є низькотемпературна система опалення і значне (≈2 рази) підвищення тепла теплозахисту. В якості джерел низько потенційної теплоти можуть використовуватися усі вищеперераховані носії енергії навколишнього середовища. В ідеальному випадку при додатковому підсиленні теплозахисту, використанні сонячних колекторів та акумуляторів у схемі з тепловим насосом витрата первинної енергії порівняно з традиційним рішенням може бути скорочена у 3-4 рази.

Рис.1.7. Схема централізованого охолодження води системи опалення у зворотному теплопроводі центрального теплопостачання за допомогою теплового насоса.

Рис.1.8. Схема централізованого відбору тепла від зворотної магістралі системи центрального опалення (теплопостачання) за допомогою теплового насоса.

Читайте також:

1. Аеродинамічний розрахунок ротора вітроустановки
2. Бурові установки для буріння стволів, їх призначення і класифікація.
3. Виробниче опалення.
4. Джерела ВЕР в установки для їх перетворення
5. Дробильно-сортувальні установки
6. Етап установки
7. Короткі відомості про установки для буріння свердловин в акваторіях
8. Особливості конструкції і принципу дії генераторної установки двигуна МеМЗ – 245
9. Перспективный план по воспитанию сознательной установки на ЗСЖ и укреплению здоровья детей
10. Пневмовакуумні та пневматичні транспортні установки.
11. Принцип вибору бурової установки
12. Системи опалення.

Переглядів: 1505