Определение и краткая история возникновения тепловых насосов. Устройство и принцип действия воздушного и грунтового теплового насоса. Экологическая нагрузка на окружающую среду при использовании тепловых насосов. Проблемы внедрения теплонасосной техники.
Аннотация к работе
Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов представляет собой одну из актуальных проблем. В настоящее время полезное применение энергии, в первую очередь, связывают с энергосбережением. «Энергосбережение» - комплекс мер по реализации правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рациональное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), при существующем полезном эффекте от их использования и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии (закон РФ «Об энергосбережении») [2]. Когда-то принцип переноса тепла хладагентом получил широкое распространение в бытовых холодильниках и в промышленных холодильных установках, и вот теперь, благодаря работе инженерной мысли, сходным образом можно организовать функционирование систем отопления и даже горячего водоснабжения. Эта технология по заключению целого ряда авторитетных международных организаций, наряду с другими энергосберегающими технологиями (использование солнечной, ветровой энергии, энергии Океана и т.п.), относится к технологиям XXI века [3].В 1824 году Николя Леонард Сади Карно представил миру свою научную работу «Размышления о движущей силе огня и о машинах способных развивать эту силу». В этой работе Сади Карно анализировал идеальный круговой процесс (цикл Карно), рассматривал вопрос о «получении движения из тепла» и пришел к выводу, что полезная работа производится только при переходе тепла от нагретого тела к более холодному. В 1852 году британский физик и инженер Уильям Томсон (Лорд Кельвин) совместно с Джоулем проводят исследования над охлаждением газов при расширении без совершения работы, другими словами, газы при снятии высокого давления охлаждаются, а при повышении давления, наоборот нагреваются. В 1856 году австрийский физик Петер Риттер фон Риттегер, используя открытие Томсона, смог построить первую паровую машину для перегрева пара. Но практическое применение тепловой насос приобрел значительно позже, а точнее в 40-х годах ХХ столетия, когда изобретатель-энтузиаст Роберт Вебер экспериментировал с морозильной камерой.Каждый насос независимо от способа получения тепла содержит: - Испаритель На рисунке 1 представлена схема работы теплового насоса. Тепловой насос имеет следующий принцип действия. Тепловой насос извлекает тепло из окружающей среды - земли, воздуха или воды. Внутри насоса установлен испаритель с хладагентом, температура кипения которого около 0?С.Самыми распространенными типами тепловых насосов являются воздушные и грунтовые.В качестве источника энергии используется уличный воздух, а их принцип действия аналогичен работе кондиционера. Воздушные насосы популярны за счет легкого совмещения с существующей системой отопления.Грунтовые насосы используют тепло земли. Она является хорошим аккумулятором тепла, так как накапливает в себе солнечную энергию и также подогревается за счет энергии центра земли. Для извлечения тепла в грунт укладываются обычные пластиковые трубы, внутри которых циркулирует теплоноситель (рисунок 2). Это обусловлено тем, что температура грунта в течение года неизменна и поэтому грунтовые тепловые насосы могут постоянно получать достаточное количество тепла и использоваться в качестве единственного источника энергии [7]. Тепловой насос прокачивает через себя грунтовые воды и использует их тепло.Классификация тепловых насосов характеризуется разными вариантами оборудования, поэтому необходимо сделать акцент на разделении тепловых насосов с учетом выполняемых ими функций: - тепловые насосы, с помощью которых отапливается здание и (или) функционирует горячее водоснабжение; тепловые насосы, с помощью которых охлаждается здание на протяжении 12 месяцев (с дополнительной функцией отопления). Тепловые насосы, имеющие среднюю и большую мощность и используемые для объектов обслуживающей отрасли, наделены гидравлическими контурами, позволяющими распределять тепло и холод. Тепловые насосы могут быть частью интегрированных систем, благодаря которым помещения отапливаются и охлаждаются. В тепловых насосах, которые способны только готовить горячую воду, в большинстве случаев источником тепла является наружная воздушная масса.В таблице 1 приведены сравнительные характеристики экологической эффективности теплонасосной установки и традиционных теплоисточников, работающих на органическом топливе.Как видно из таблицы, для выработки электроэнергии для ТН при коэффициенте преобразования (?) равном 3 количество выбросов окислов азота, серы и окиси углерода в среднем в 1,5-2 раза меньше, чем при выработке тепловой энергии котельной, работающей на угле или мазуте.Экономическая эффективность таких проектов значительно возрастает за счет высокого энергетического потенциала сбросного тепла. Проводились технико-экономические расчеты эффективности внедрения ТН компрессионного типа на очистных сооружениях в гг. Так, при средней стоимости топочного мазута для Павловского района около 4500 руб.
План
Оглавление
Введение
1. Тепловые насосы
1.1 Определение и краткая история возникновения
1.2 Устройство и принцип действия теплового насоса
1.3 Типы тепловых насосов
1.3.1 Воздушный тепловой насос
1.3.2 Грунтовый тепловой насос
2. Перспективы использования тепловых насосов
2.1 Функционал тепловых насосов
2.2 Экологическая нагрузка на окружающую среду
2.3 Перспективные проекты
2.3.1 Применение на предприятиях
2.3.2 Применение для жилых и общественных зданий
2.4 Проблемы внедрения теплонасосной техники
Заключение
Библиографический список тепловой насос теплонасосный техника