Актуальность применения тепловых насосов большой мощности для систем централизованного теплоснабжения, их преимущества по сравнению с тепловыми насосами малой мощности. Расчет теплового насоса на сточных водах и обратной сетевой воде, оценка результатов.
Аннотация к работе
Тепловые насосы позволяют переносить тепло от более холодного тела к более горячему посредством испарения и конденсации, использовать теплоту практически всех окружающих сред: воды, воздуха, грунта. В качестве источника теплоты используется морская вода, в зимний период температура которой опускается до 2 - 4 ?С [10,11]. В тепловых насосах реализуется идея перекачки теплоты от низкотемпературного источника, в пределе соответствующем температурным параметрам окружающей среды. Во многих странах, включая Россию, пересматриваются нормы потерь теплоты от ограждений и оконных стекол в окружающую среду [4,13], соответственно, снижается требуемая температура теплового источника, например, при отоплении через пол температура подающей воды может составлять 40 - 45 ?С, что выгодно для применения тепловых насосов. Потребление электрической энергии на привод компрессора равно: Коэффициент трансформации тепла определяется по формуле: При подаче в испаритель охлаждаемой воды в летний период вместо сточных вод, тепловой насос помимо тепла может производить холод для систем кондиционирования, при этом его холодопроизводительность будет равна: На основе результатов расчета построены диаграммы тепловых процессов (давление P - энтальпия H) и (температура T - энтропия S) и представлены на рис.Расчеты показывают, что высокотемпературные тепловые насосы большой мощности с двухступенчатыми центробежными компрессорами могут обеспечить нагрев горячей воды до 85 - 90 ?С и иметь коэффициент трансформации тепла ? = 2.3 - 2.6 на сточных водах, морской и речной воде, ? = 4.0 - 5.0 на обратной сетевой воде в зависимости от температуры хладагента в испарителе.
Вывод
1. Расчеты показывают, что высокотемпературные тепловые насосы большой мощности с двухступенчатыми центробежными компрессорами могут обеспечить нагрев горячей воды до 85 - 90 ?С и иметь коэффициент трансформации тепла ? = 2.3 - 2.6 на сточных водах, морской и речной воде, ? = 4.0 - 5.0 на обратной сетевой воде в зависимости от температуры хладагента в испарителе.
2. Необходимо определить наиболее эффективные тепловые схемы с высокотемпературными тепловыми насосами для систем централизованного теплоснабжения в различных регионах России.
3. Необходимо разработать новые хладагенты для высокотемпературных тепловых насосов, не влияющие на глобальное потепление и озоновый слой.
Список литературы
1. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. - М.: Энергоиздат, 1981. - 320 с.
2. Фролов В.П., Щербаков С.Н., Фролов М.В., Шелгинский А.Я. Эффективность использования тепловых насосов в централизованных системах теплоснабжения // Новости теплоснабжения. - 2004. - N 7.
4. Васильев Г.П. Эффективность и перспектива использования тепловых насосов в городском хозяйстве Москвы // Энергосбережение. - 2007. - N 8. - C.63-65.
6. Бурдуков А.П., Петин Ю.М. Технология использования геотермального и сбросного тепла предприятиями // Проблемы нетрадиционной энергетики. Материалы научной сессии Общего собрания Сибирского отделения СО РАН.- Новосибирск, 13 декабря 2005 г.-11 с.
8. Проценко В.П. Проблемы использования теплонасосных установок в системах централизованного теплоснабжения // Энергетическое строительство. - 1994. - N 2. - С.29-34.
9. Bailer P., Pietrucha U. Disrtict heating and district cooling with large centrifugal chiller - heat pumps // Proc. 10th International Symposium on District Heating and Cooling. 3-5 September 2006, Hanover, Germany. - 8 p.
10. Zogg M. History of Heat Pumps. Swiss Contributions and International Milestones. -Oberburg: Process and Energy Engineering CH-3414, Switzerland. 2008. - 114 p.
11. Gabrielii C., Vamling L. Drop-in replacement of R22 in heat pumps used for district heating - influence of equipment and property limitations // International Journal of Refrigeration. - 2001. - Vol. 24. - P. 660-675.
12. Unitop 50FY Type Heat Pump from Friotherm is Upgrading Untreated Sewage of 9.6°C to Heating Energy of 90°C in Oslo. Friotherm, 2003. www.friotherm.com/downloads/ skoyen_e11.pdf.
13. Дмитриев А.Н., Монастырев П.В., Сборщиков С.Б. Энергосбережение в реконструируемых зданиях. М.: Издательство АСВ, 2008. - 208 с.
14. Брусиловский А.И. Фазовые превращения при разработке месторождений нефти и газа. - М.: Грааль, 2002. - 575 с.
15. Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии: В 2-х ч. Ч. 1. Пер. с англ. - М.: Мир, 1989. - 304 с.
16. Thermodynamic Proprties of HFC-134a (1,1,1,2-tetrafluoroethane) // DUPONT Suva refrigerants. Technical Information T-134a-SI. - 2004. - 30 P.
17. Холодильные компрессоры. Справочник / Бежанишвили Э.М., Быков А.В., Гуревич Е.С. и др. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 280 с.
18. Николаев Ю.Е., Бакшеев А.Ю. Определение эффективности тепловых насосов, использующих теплоту обратной сетевой воды ТЭЦ // Промышленная энергетика. - 2007. - N 9. - С.14-17.
19. Богданов А.Б. Применение тепловых насосов в «большой» энергетике // X всероссийская научно-практическая конференция «Эффективность систем жизнеобеспечения города». Красноярск. 25-26 ноября 2009 года.
20. Быков А.В., Калнинь И.М., Цирлин Б.Л. Перспективы создания крупных турбокомпрессорных машин для теплонасосных установок // Теплоэнергетика. - 1978. - N 4. - С. 25-28.
21. Calm J.M. The next generation of refrigerants - Historical review, consideration, and outlook // International Journal of Refrigeration. - 2008. - Vol. 31. - P. 1123-1133.
22. Directive 2006/40/EC of The European Parliament and of the Council of 17 May 2006 relating to emissions from air-conditioning systems in motor vehicles and amending Council Directive 70/156/EC, 2006. Offcial Journal of the European Union. .