واحدهای پمپ حرارتی (HPU) از پتانسیل کم تجدیدپذیر طبیعی استفاده می کنند انرژی حرارتی محیط(آب، هوا، خاک) و پتانسیل خنک کننده اصلی را به بیشتر افزایش دهید سطح بالا، در حالی که چندین برابر انرژی اولیه یا سوخت فسیلی کمتری صرف می شود. واحدهای پمپ حرارتی مطابق با چرخه ترمودینامیکی کارنو عمل می کنند که در آن مایعات با دمای پایین (آمونیاک، فریون و غیره) به عنوان سیال کار عمل می کنند. انتقال گرما از منبع با پتانسیل پایین به سطح دمای بالاتر با تامین انرژی مکانیکی در کمپرسور (بخار - HPI فشرده‌سازی) یا تامین گرمای اضافی (در HPI جذبی) انجام می‌شود.

استفاده از HPI در سیستم های تامین گرما یکی از مهم ترین تلاقی های فناوری دمای پایین با مهندسی برق حرارتی است که با کاهش انتشار CO2 و NOx در جو منجر به صرفه جویی در انرژی منابع انرژی تجدید ناپذیر و حفاظت از محیط زیست می شود. استفاده از HPI بسیار امیدوارکننده است سیستم های ترکیبیتامین گرما در ترکیب با سایر فن آوری ها برای استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر (خورشیدی، باد، انرژی زیستی) و به شما امکان می دهد پارامترهای سیستم های مرتبط را بهینه کنید و به بالاترین شاخص های اقتصادی دست یابید.

اجازه دهید R 22 را به عنوان مبرد کار انتخاب کنیم که دارای پارامترهای زیر است: جریان مبرد Oa = 0.06 کیلوگرم بر ثانیه. نقطه جوش Т0 = 3 ° С. دمای میعان Tc = 55 درجه سانتیگراد; دمای مایع خنک کننده در ورودی اواپراتور از منبع کم پتانسیل Ґн = 8 درجه سانتی گراد. دمای مایع خنک کننده (آب) در خروجی کندانسور f = 50 درجه سانتیگراد؛ جریان مایع خنک کننده در کندانسور OK = 0.25 کیلوگرم بر ثانیه. اختلاف دمای مایع خنک کننده در کندانسور D4 = 15 درجه سانتیگراد. توان مصرفی کمپرسور، N = 3.5 کیلو وات؛ ظرفیت گرمایش HPP = 15.7 کیلو وات؛ ضریب تبدیل ctn = 4.5.

یک نمودار شماتیک از پمپ فشرده سازی بخار در شکل نشان داده شده است. 7.2 و شامل اواپراتور، کمپرسور، کندانسور و دریچه گاز است.

4 - دریچه گاز انبساط; 5 - کویل تبخیر مبرد;

6 - مخزن تبخیر; 7- آب منبع انرژی کم پتانسیل است

8 - تخلیه به NIE. 9 - آب از سیستم گرمایش یا لوله کشی.

تفاوت اصلی بین پمپ حرارتی و سایر منابع حرارتی، توانایی استثنایی آن در استفاده از انرژی زیست محیطی تجدیدپذیر با دمای پایین برای نیازهای گرمایشی و گرمایشی آب است. حدود 80 درصد از توان خروجی در واقع توسط پمپ حرارتی از محیط خارج می شود و از انرژی تلف شده خورشید استفاده می کند.

پمپ حرارتی چگونه کار می کند؟

یخچال همانطور که همه می دانند گرما را از محفظه داخلی به رادیاتور منتقل می کند و ما از سرمای داخل یخچال استفاده می کنیم. پمپ حرارتی برعکس یک یخچال است. گرمای دفع شده از محیط را به خانه ما منتقل می کند.

مایع خنک‌کننده (که آب یا آب نمک است)، با گرفتن چند درجه از محیط، از مبدل حرارتی پمپ حرارتی به نام اواپراتور عبور می‌کند و گرمای جمع‌آوری‌شده از محیط را به مدار داخلی پمپ حرارتی منتقل می‌کند. مدار داخلی پمپ حرارتی با مبرد پر شده است که با داشتن نقطه جوش بسیار پایین از اواپراتور عبور کرده و از حالت مایع به گاز تبدیل می شود. این در فشار کم و دمای 5 درجه سانتیگراد رخ می دهد. از اواپراتور، گاز مبرد وارد کمپرسور می شود و در آنجا فشرده می شود. فشار بالاو درجه حرارت بالا. سپس، گاز داغ وارد مبدل حرارتی دوم می شود - کندانسور، جایی که تبادل حرارت بین گاز داغ و خنک کننده از خط لوله برگشت سیستم گرمایش خانه رخ می دهد. مبرد گرمای خود را به سیستم گرمایشی منتقل می کند، خنک می شود و دوباره به حالت مایع تبدیل می شود و خنک کننده گرم شده سیستم گرمایشی به دستگاه های گرمایشی می رسد.

مزایای پمپ حرارتی

• - مقرون به صرفه مصرف برق کم به دلیل بازدهی بالا(از 300٪ تا 800٪) و به شما امکان می دهد تا 3-8 کیلو وات انرژی حرارتی به ازای هر 1 کیلووات انرژی مصرف شده واقعی یا حداکثر 2.5 کیلو وات قدرت خنک کننده در خروجی دریافت کنید.
• - سازگار با محیط زیست یک روش گرمایش و تهویه مطبوع سازگار با محیط زیست هم برای محیط و هم برای افراد حاضر در اتاق. استفاده از پمپ های حرارتی به معنای صرفه جویی در منابع انرژی تجدید ناپذیر و حفاظت از محیط زیست، از جمله با کاهش انتشار CO2 در جو است. پمپ های حرارتی تاسیسات، چرخه ترمودینامیکی معکوس را بر روی یک ماده کاری کم جوش انجام می دهند، انرژی حرارتی کم پتانسیل تجدید پذیر را از محیط بیرون می کشند، پتانسیل آن را تا سطح مورد نیاز برای تامین گرما افزایش می دهند، و 1.2-2.3 برابر کمتر اولیه مصرف می کنند. انرژی نسبت به سوخت احتراق مستقیم.
• - ایمنی بدون شعله باز، بدون دوده، بدون اگزوز، بدون بوی گازوئیل، بدون نشت گاز، بدون نشت نفت کوره وجود دارد. هیچ تأسیسات ذخیره سوخت خطرناک آتش سوزی وجود ندارد.
• - قابلیت اطمینان. حداقل قطعات متحرک منابع کاری بالا استقلال از تامین مواد سوختی و کیفیت آن. حفاظت در برابر قطع برق. عملاً نیازی به نگهداری نیست. عمر مفید پمپ حرارتی 15-25 سال است.
• - راحتی پمپ حرارتی بی صدا کار می کند (بلندتر از یخچال نیست)، و اتوماسیون جبران آب و هوا و کنترل آب و هوای چند منطقه ای باعث ایجاد راحتی و آرامش در محل می شود.
• - انعطاف پذیری پمپ حرارتی با هر کدام سازگار است سیستم گردش خونگرمایش و طراحی مدرن آن امکان نصب آن را در هر اتاقی فراهم می کند.
• - تطبیق پذیری در رابطه با نوع انرژی مصرفی (الکتریکی یا حرارتی).
• - دامنه توان گسترده (از کسری تا ده ها هزار کیلووات).

کاربرد پمپ های حرارتی

دامنه کاربرد پمپ های حرارتی واقعاً نامحدود است. تمام مزایای فوق این تجهیزات این امکان را فراهم می کند که به راحتی مسائل تامین گرمای مجموعه شهری و تاسیسات دور از ارتباطات را حل کند. کشاورزی, روستای کلبهیا یک پمپ بنزین در بزرگراه. به طور کلی، پمپ حرارتی جهانی است و در ساخت و سازهای عمرانی و صنعتی و همچنین خصوصی قابل استفاده است.

امروزه پمپ های حرارتی به طور گسترده در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرند. تعداد پمپ های حرارتی فعال در ایالات متحده آمریکا، ژاپن و اروپا به ده ها میلیون واحد می رسد.

تولید پمپ های حرارتی در هر کشور در درجه اول بر تامین نیازهای بازار داخلی متمرکز است. در ایالات متحده آمریکا و ژاپن بزرگترین برنامهواحدهای پمپ حرارتی هوا به هوا (HPU) برای گرمایش و تهویه مطبوع تابستانی دریافت کرد. در اروپا - HPU های آب به آب و آب به هوا. در ایالات متحده بیش از شصت شرکت در زمینه تحقیق و تولید پمپ های حرارتی فعالیت دارند. در ژاپن، تولید سالانه HPI بیش از 500 هزار واحد است. در آلمان سالانه بیش از 5 هزار تاسیسات راه اندازی می شود. در کشورهای اسکاندیناوی عمدتاً از نیروگاه های بزرگ استفاده می شود. در سوئد، تا سال 2000، بیش از 110 هزار ایستگاه پمپ حرارتی (HPS) در حال بهره برداری بود که 100 مورد از آنها ظرفیتی در حدود 100 مگاوات یا بیشتر داشتند. قوی ترین TPS (320 مگاوات) در استکهلم کار می کند.

محبوبیت پمپ های حرارتی در اروپای غربی، ایالات متحده آمریکا و کشورهای جنوب شرقی آسیا بیشتر به دلیل شرایط آب و هوایی معتدل در این مناطق (با میانگین دمای بالای صفر در زمستان)، قیمت بالای سوخت و وجود برنامه های هدفمند دولتی برای حمایت است. این منطقه از بازار آب و هوا

وضعیت پمپ های حرارتی در کشور ما اساسا متفاوت است و دلایلی برای آن وجود دارد. اولا، ویژگی های آب و هوای روسیه با دمای پایین در زمان زمستاندارای الزامات ویژه برای پارامترهای پمپ های حرارتی و شرایط نصب آنها. به طور خاص، با افزایش قدرت پمپ حرارتی، مشکل حذف گرما ایجاد می شود، زیرا انتقال حرارت محیط (مخزن، خاک، هوا) محدود و بسیار کم است.

علاوه بر این، قیمت گاز در روسیه به طور مصنوعی پایین است، بنابراین هیچ صحبتی از مزایای اقتصادی ملموس استفاده از این نوع تجهیزات به خصوص در غیاب فرهنگ مصرف و صرفه جویی در انرژی وجود ندارد. ما از برنامه جایگزینی انرژی حمایت دولتی نداریم.

در عین حال، نیاز روسیه به چنین تجهیزاتی بسیار زیاد است و به نظر می رسد کل "خط" پمپ های حرارتی با ظرفیت 5، 10، 25، 100 و 1000 کیلووات مورد تقاضا باشد. بنابراین، در خط میانیدر روسیه، برای گرم کردن خانه با مساحت 100 متر مربع، باید قدرت حرارتی 5-10 کیلو وات داشت و یک پمپ با قدرت حرارتی 100 کیلو وات برای گرم کردن مدارس معمولی، بیمارستان ها و اداری کافی است. ساختمان ها پمپ های حرارتی با ظرفیت 1000 کیلووات برای انجام کارهای بازگرداندن زباله های حرارتی و استفاده از چشمه های آب گرم مناسب هستند. به گفته کارشناسان، هزینه نصب یک پمپ حرارتی در شرایط روسیه تقریباً 300 دلار به ازای هر 1 کیلووات توان حرارتی با دوره بازپرداخت تجهیزات 2 تا 4 سال است که در درجه اول به قیمت سوخت و شرایط آب و هوایی یک منطقه خاص بستگی دارد. منطقه

راه اندازی حدود 100 هزار پمپ حرارتی با مجموع ظرفیت حرارتی 2 گیگاوات گرما را برای 10 میلیون نفر با میانگین عمر پمپ حرارتی 15 سال تامین می کند. فروش چنین تجهیزاتی می تواند به بیش از نیم میلیارد دلار در سال برسد.

دکترای علوم فنی V.E. بلیایف، طراح ارشد OMKB Gorizont،
دکترای علوم فنی مانند. کوسوی، معاون طراح توربین های گاز صنعتی،
طراح ارشد پروژه،
دکتری یو.ن. سوکولوف، رئیس بخش پمپ حرارتی OMKB Gorizont،
FSUE MMPP سالیوت، مسکو

استفاده از واحدهای پمپ حرارتی (HPU) برای انرژی، صنعت و شرکت های مسکن و خدمات عمومی یکی از نویدبخش ترین حوزه های فناوری انرژی صرفه جویی در انرژی و سازگار با محیط زیست است.

یک تحلیل نسبتاً جدی از وضعیت و چشم انداز توسعه کار در این زمینه در جلسه فرعی "تولید همزمان و تامین حرارت متمرکز" شورای علمی و فنی RAO UES روسیه در 15 سپتامبر 2004 انجام شد.

نیاز به ایجاد و پیاده سازی نسل جدید HPI با موارد زیر همراه است:

♦ عقب ماندگی عظیم فدراسیون روسیهو کشورهای CIS در زمینه اجرای عملی HPI، نیازهای روزافزون شهرهای بزرگ، سکونتگاه های دوردست، صنعت و شرکت های مسکن و خدمات عمومی در توسعه و استفاده از انرژی حرارتی ارزان و سازگار با محیط زیست (TE)؛

♦ در دسترس بودن منابع قدرتمندگرمای کم درجه (آب های زیرزمینی، رودخانه ها و دریاچه ها، انتشار حرارتی از شرکت ها، ساختمان ها و سازه ها)؛

♦ محدودیت های روزافزون در استفاده از گاز طبیعی (NG) برای تاسیسات مولد گرما.

♦ فرصت هایی برای استفاده از فناوری های تبدیل پیشرفته انباشته شده در ساخت موتور هواپیما.

در شرایط مناسبات بازار، مهم‌ترین شاخص‌های فنی و اقتصادی کارایی نیروگاه‌ها، هزینه و سودآوری انرژی تولیدی (با در نظر گرفتن الزامات محیطی) و در نتیجه به حداقل رساندن دوره بازدهی نیروگاه‌ها است. .

معیارهای اصلی برای برآوردن این الزامات عبارتند از:

♦ دستیابی به حداکثر ضریب مصرف سوخت ممکن (FUF) در یک نیروگاه (نسبت انرژی مفید به انرژی سوخت).

♦ حداکثر کاهش ممکن در هزینه های سرمایه ای و زمان ساخت نیروگاه.

معیارهای فوق هنگام اجرای نسل جدید HPI در نظر گرفته شد.

برای اولین بار، برای اجرای عملی HPI در مقیاس بزرگ، استفاده از بخار آب (R718) به عنوان سیال کار پیشنهاد شد. ایده استفاده از بخار آب برای HPI جدید نیست (علاوه بر این، وی. تامسون هنگام نشان دادن عملکرد اولین ماشین واقعی در سال 1852 - یادداشت نویسنده از آن استفاده کرد). با این حال، با توجه به حجم بسیار قابل توجهی از بخار آب در دماهای پایین (در مقایسه با مبردهای سنتی)، ایجاد یک کمپرسور بخار آب واقعی برای استفاده در HPI های فشرده سازی بخار هنوز اجرا نشده است.

مزایای اصلی استفاده از بخار آب به عنوان سیال عامل برای HPP در مقایسه با مبردهای سنتی (فریون، بوتان، پروپان، آمونیاک و غیره) عبارتند از:

1. سازگاری با محیط زیست، ایمنی و سهولت تعمیر و نگهداری تکنولوژیکی، در دسترس بودن و هزینه کم سیال کار.

2. بالا خواص ترموفیزیکی، که به لطف آن بیشترین اقلام گران قیمت HPU (کندانسور و اواپراتور) فشرده و ارزان می شود.

3. دمای مایع خنک کننده به طور قابل توجهی بالاتر برای مصرف کننده (تا 100 درجه سانتیگراد و بالاتر) در مقایسه با 70-80 درجه سانتیگراد برای فرون ها.

4. امکان اجرای طرح آبشاری برای افزایش دما از منبع کم پتانسیل به مصرف کننده گرما (طبق چرخه لورنتس) با افزایش ضریب تبدیل به HPI (kHPU) 1.5-2 برابر نسبت به سنتی. آنهایی که

5. امکان تولید آب تصفیه شده شیمیایی (مقطر) در HPP;

6. امکان استفاده از کمپرسور و کندانسور TNU برای:

♦ مکش بخار آب از خروجی توربین های گرمایشی با انتقال گرمای اتلاف به مصرف کننده گرما، که علاوه بر این منجر به افزایش خلاء در خروجی توربین، افزایش توان تولیدی آن، کاهش مصرف می شود. آب در گردش، هزینه پمپاژ آن و انتشار حرارتی در جو؛

♦ مکش بخار آب (ضایعات) کم پتانسیل از تاسیسات فناوری انرژی

کار برای تولید مواد شیمیایی، خشک کردن، و غیره با انتقال گرمای زباله به مصرف کننده گرما.

♦ ایجاد دستگاه های جهشی بسیار کارآمد برای کندانسورهای توربین بخار، مکش مخلوط های چند جزئی و غیره.

نمودار شماتیک عملکرد HPI بر روی بخار آب و ویژگی های طراحی آن

در شکل 1 نشان داده شده است مدارعملکرد HPI هنگام استفاده از بخار آب (R718) به عنوان سیال کار.

یکی از ویژگی های طرح پیشنهادی امکان سازماندهی انتخاب گرما از یک منبع با دمای پایین در اواپراتور به دلیل تبخیر مستقیم بخشی از آب عرضه شده به آن (بدون سطوح تبادل حرارت) و همچنین امکان انتقال گرما به شبکه گرمایش در HPU کندانسور هم با سطوح مبادله حرارتی و هم بدون آن (نوع اختلاط). انتخاب نوع طراحی با اتصال HPI به یک منبع کم پتانسیل خاص و الزامات مصرف کننده گرما برای استفاده از خنک کننده عرضه شده به آن تعیین می شود.

برای اجرای عملی HPI در مقیاس بزرگ با استفاده از بخار آب، پیشنهاد می شود از کمپرسور محوری هوانوردی تولید تجاری AL-21 استفاده شود که دارای موارد زیر است. ویژگی های مهمهنگام استفاده از آن برای کار بر روی بخار آب:

♦ بهره وری حجمی بالا (تا 210 هزار متر مکعب در ساعت) در سرعت روتور کمپرسور حدود 8 هزار دور در دقیقه.

♦ وجود 10 مرحله قابل تنظیم برای اطمینان از عملکرد کارآمد کمپرسور در حالت های مختلف.

♦ قابلیت تزریق آب به کمپرسور برای بهبود راندمان عملیاتی، از جمله کاهش مصرف برق.

علاوه بر این، برای افزایش قابلیت اطمینان عملیاتی و کاهش هزینه‌های عملیاتی، تصمیم گرفته شد که یاتاقان‌های غلتشی با یاتاقان‌های معمولی جایگزین شوند و از سیستم روان‌کاری و خنک‌کننده مبتنی بر آب به جای سیستم روغن سنتی استفاده شود.

برای مطالعه ویژگی های دینامیکی گاز یک کمپرسور هنگام کار بر روی بخار آب در طیف گسترده ای از پارامترهای تعیین کننده، آزمایش عناصر طراحی و نشان دادن قابلیت اطمینان عملکرد کمپرسور در شرایط آزمایش در مقیاس کامل، یک میز تست در مقیاس بزرگ (نوع بسته، خطوط لوله قطر 800 میلی متر، طول حدود 50 متر).

در نتیجه آزمایشات، نتایج مهم زیر به دست آمد:

♦ امکان عملکرد کارآمد و پایدار کمپرسور بر روی بخار آب در n=8000-8800 دور در دقیقه با دبی حجمی بخار آب تا 210 هزار متر مکعب بر ساعت تایید شده است.

♦ امکان دستیابی به خلاء بالا در ورودی کمپرسور (0.008 ata) نشان داده شده است.

♦ نسبت تراکم به دست آمده تجربی در کمپرسور πκ=5 1.5 برابر بیشتر از مقدار مورد نیاز برای HPI با ضریب تبدیل 7-8 بود.

♦ یک طراحی قابل اعتماد از یاتاقان های کشویی کمپرسور روی آب ایجاد شده است.

بسته به شرایط عملکرد HPI، 2 نوع طرح آن ارائه می شود: عمودی (HPI در یک واحد) و افقی.

برای تعدادی از اصلاحات آرایش عمودی پیشنهادی HPP، می توان کندانسور لوله ای را با یک کندانسور اسپری جایگزین کرد. در این حالت، میعانات سیال عامل HPU با خنک کننده (آب) به مصرف کننده مخلوط می شود. هزینه HPP تقریبا 20٪ کاهش می یابد.

موارد زیر را می توان به عنوان درایو کمپرسور استفاده کرد:

♦ توربو درایو داخلی با توان حداکثر 2 مگاوات (برای نیروگاه های برق تا ظرفیت 15 مگاوات).

♦ درایوهای توربوی پرسرعت از راه دور (برای نیروگاه های با ظرفیت تا 30 مگاوات)؛

♦ موتورهای توربین گاز با استفاده از سلول های سوختی از خروجی.

♦ درایو الکتریکی.

روی میز جدول 1 ویژگی های HPI را با استفاده از بخار آب (R718) و فریون 142 نشان می دهد.

هنگامی که به عنوان منبع حرارتی کم پتانسیل با دمای 5-25 درجه سانتیگراد استفاده می شود، فریون 142 به دلایل فنی و اقتصادی به عنوان سیال کار HPU انتخاب شد.

تجزیه و تحلیل مقایسه ای نشان می دهد که برای HPP با استفاده از بخار آب، هزینه های سرمایه بین خنک کننده آب و سیال کار (فریون) است.

محدوده دمایی منبع کم پتانسیل:

♦ سیستم عامل 25-40 - 1.3-2 برابر کمتر از HPI های سنتی فریون داخلی و 2-3 برابر کمتر از HPI های خارجی.

♦ سیستم عامل 40-55 - 2-2.5 برابر کمتر از HPIهای سنتی فریون داخلی و 2.5-4 برابر کمتر از HPIهای خارجی.

جدول 1. ویژگی های HPI در حال اجرا بر روی بخار آب و فریون.

* - هنگام کار بر روی فریون، اواپراتور و کندانسور HPU با سطوح تبادل حرارت ساخته شده است.

**-T- توربو درایو; G- توربین گاز (پیستون گاز); E - درایو الکتریکی.

در کار در شرایط عملیاتی واقعی HPP در یک نیروگاه حرارتی، امکان انتقال کارآمد گرمای زباله از توربین بخاربا ضریب تبدیل HPI برابر با 5-6. در مورد پیشنهادی و نشان داده شده در شکل. در نمودار 2، ضریب تبدیل HPI به دلیل حذف اواپراتور HPI و بر این اساس، عدم وجود اختلاف دما بین منبع دمای پایین و بخار کار در ورودی کمپرسور به طور قابل توجهی بالاتر خواهد بود.

در حال حاضر، ایجاد نیروگاه های مولد حرارت بسیار کارآمد و سازگار با محیط زیست مبتنی بر HPP یک کار بسیار فوری است.

نتایج اجرای HPI شرح داده شده است. انواع مختلفبرای نیازهای تامین حرارت، شرکت های صنعتی و مسکن و خدمات عمومی.

بر اساس آزمایشات واقعی HPI در CHPP-28 Mosenergo OJSC، 2 طرح خاص برای انتقال گرمای اتلاف به برج های خنک کننده با استفاده از HPI به شبکه گرمایش پیشنهاد شد (انتقال مستقیم به گرمایش اصلی و برای گرم کردن لوازم آرایشی). آب شبکه).

روش‌های ایجاد نیروگاه‌های تراکمی بسیار کارآمد با استفاده از بخار آب هنگامی که به عنوان منبع گرمایی کم پتانسیل در محدوده دمایی 30 تا 65 درجه سانتی‌گراد با درایو کمپرسور توربین گاز و بازیابی گرما از گازهای خروجی از واحد توربین گاز استفاده می‌شود، تحلیل می‌شوند. نتایج تحلیل فنی و اقتصادی نشان داد که بسته به شرایط، هزینه گرمای تولید شده توسط HPP می‌تواند چندین برابر کمتر (و CIT چندین برابر بیشتر) نسبت به تولید گرمای سنتی در نیروگاه‌های CHP باشد.

تجزیه و تحلیل کارایی استفاده از پمپ های حرارتی در سیستم های متمرکزتامین آب گرم (DHW). نشان داده شده است که این راندمان به طور قابل توجهی به تعرفه های انرژی فعلی و دمای گرمای با درجه پایین مورد استفاده بستگی دارد، بنابراین مشکل استفاده از HPP باید با در نظر گرفتن تمام شرایط خاص به دقت مورد بررسی قرار گیرد.

TNU به عنوان منبع جایگزین DHW برای مصرف کنندگان گرمایش متمرکز در فصل گرما

در این کار، بر اساس تجربیات انباشته شده، ما امکان و شاخص های فنی و اقتصادی استفاده عمیق تر از HPP برای تامین آب گرم خانگی، به ویژه جابجایی تقریبا 100٪ گرما از نیروگاه های حرارتی سنتی را تجزیه و تحلیل می کنیم. این اهداف در طول فصل گرما.

به عنوان مثال، امکان اجرای چنین رویکردی برای بزرگترین منطقه مسکو فدراسیون روسیه در هنگام استفاده از دو منبع به عنوان گرمای زباله در نظر گرفته می شود:

♦ گرمای منابع آب طبیعی: رودخانه مسکو، دریاچه ها، مخازن و سایرین با دمای متوسط ​​حدود 10 درجه سانتیگراد.

♦ گرمای هدر رفته از فاضلاب و سایر منابع.

♦ اتلاف گرما به برج های خنک کننده (از خروجی توربین های بخار نیروگاه های حرارتی در طول دوره گرمایش در حالت عبور تهویه با دمای بخار در خروجی 30-35 درجه سانتی گراد). مقدار کل این گرما حدود 2.5 هزار مگاوات است.

در حال حاضر روشن است DHW نیاز داردمنطقه مسکو حدود 5 هزار مگاوات انرژی حرارتی (تقریبا 0.5 کیلو وات برای هر نفر) مصرف می کند. مقدار اصلی گرما برای تامین آب گرم خانگی از نیروگاه های حرارتی از طریق سیستم تامین حرارت متمرکز می آید و در نقطه گرمایش مرکزی شبکه گرمایش شهری مسکو انجام می شود. گرم کردن آب برای DHW (از ~ 10 درجه سانتیگراد تا 60 درجه سانتیگراد) معمولاً در 2 مبدل حرارتی متصل به سری 7 و 8 (شکل 3) انجام می شود، ابتدا از گرمای آب شبکه در برگشت گرمایش اصلی و سپس از گرمای شبکه آب در گرمایش مستقیم اصلی. در عین حال، ~650-680 tce/h GHG برای نیازهای تامین آب گرم مصرف می شود.

اجرای طرحی برای استفاده گسترده (یکپارچه) از منابع گرمای اتلاف بالا برای تامین آب گرم خانگی با استفاده از یک سیستم دو واحد گرمایشی (بر روی فرون و بخار آب، شکل 4) تقریباً 100٪ جبران حدود 5 را امکان پذیر می کند. هزار مگاوات گرما در طول دوره گرمایش (بر این اساس، صرفه جویی در مقدار زیادی از GHG، کاهش انتشار حرارتی و مضر به جو).

طبیعتاً در صورت وجود نیروگاه های CHP در طول دوره عدم گرمایش، انتقال گرما با استفاده از HPP ها عملی نیست، زیرا CHPP ها به دلیل کمبود بار حرارتی، مجبور به تغییر حالت تراکم با تخلیه یک می شوند. مقدار زیادی گرما از سوخت سوخته (تا 50٪) وارد برج های خنک کننده می شود.

نصب پمپ حرارتی TNU-1 با سیال کار بر روی فریون (R142) می تواند گرمایش آب را از ~ 10 درجه سانتیگراد در ورودی اواپراتور 10 تا ~ 35 درجه سانتیگراد در خروجی از آن با استفاده از آب با درجه حرارت فراهم کند. حدود 10 درجه سانتیگراد با kHNU حدود 10 درجه سانتیگراد به عنوان منبع طبیعی با دمای پایین 5.5. هنگامی که به عنوان منبع فاضلاب با دمای پایین از شرکت های صنعتی یا مسکن و خدمات عمومی استفاده می شود، دمای آن می تواند به طور قابل توجهی از 10 درجه سانتی گراد تجاوز کند. در این حالت، kTNU حتی بالاتر خواهد بود.

بنابراین، TNU-1 می تواند با راندمان بالا 50% گرمایش آب را برای تامین آب گرم با مقدار کل گرمای منتقل شده تا 2.5 هزار مگاوات و بالاتر فراهم کند. مقیاس اجرای چنین HPI ها بسیار بزرگ است. با متوسط ​​توان حرارتی واحد HPP-1 حدود 10 مگاوات، منطقه مسکو به تنهایی به حدود 250 نیروگاه از این قبیل نیاز دارد.

هنگامی که kHPU = 5.5 است، لازم است حدود 450 مگاوات توان الکتریکی یا مکانیکی برای راه اندازی کمپرسورهای HPU (به عنوان مثال، هنگامی که از یک واحد توربین گاز هدایت می شوند) صرف شود. واحدهای پمپ حرارتی TNU-1 باید نزدیک به مصرف کننده گرما (در ایستگاه حرارت مرکزی شبکه گرمایش شهری) نصب شوند.

واحدهای پمپ حرارتی TNU-2 در نیروگاه های حرارتی نصب می شوند (شکل 4) و در طول دوره گرمایش به عنوان منبع بخار با دمای پایین از خروجی توربین های گرمایش (گذر تهویه قطعه) استفاده می شوند. فشار کم(CHND)). در این حالت، همانطور که در بالا ذکر شد، بخار با دمای 30-35 درجه سانتیگراد مستقیماً وارد کمپرسور 13 می شود (شکل 2، اواپراتور HPU وجود ندارد) و پس از فشرده سازی به کندانسور 14 نصب پمپ حرارتی TNU عرضه می شود. -2 برای گرم کردن آب از شبکه برگشت.

از نظر ساختاری، بخار را می توان، به عنوان مثال، از طریق دریچه ایمنی (تسکین دهنده) پمپ فشار کم توربین بخار 1. کمپرسور 13، ایجاد فشار بسیار کمتری در خروجی توربین کم فشار 1 (نسبت به حالت غیاب) HPP-2)، بر این اساس، دمای تراکم (اشباع) بخار را کاهش می دهد و کندانسور توربین 3 را "خاموش می کند".

در شکل شکل 4 به صورت شماتیک حالتی را نشان می دهد که گرمای اتلاف توسط کندانسور 14 به منبع اصلی گرمایش برگشتی به PSV 4 منتقل می شود. در این حالت، حتی با انتقال تمام گرمای تلف شده از خروجی توربین فشار ضعیف به گرمایش اصلی، دمای جلوی PSV تنها 5 درجه سانتیگراد افزایش می یابد، در حالی که بخار فشار گرمایش حاصل از استخراج توربین در PSV 4 کمی افزایش می یابد.

بهتر است ابتدا بخشی از گرمای اتلاف را برای گرم کردن آب شبکه آرایشی (به جای گرمایش سنتی آن با بخار استخراج شده از توربین) منتقل کنید و سپس بقیه گرمای تلف شده را به گرمایش اصلی انتقال دهید (این گزینه در شکل 4 نشان داده نشده است.

یک نتیجه مهم از رویکرد پیشنهادی امکان جابجایی تا 2.5 هزار مگاوات (انتقال توسط پیک) است. دیگهای آب گرم). با توان واحد TNU-2 بر روی بخار آب برابر با ~6-7 مگاوات، 350-400 چنین تاسیساتی برای انتقال چنین مقدار گرما مورد نیاز است.

با در نظر گرفتن بسیار سطح پایینتفاوت دما در HPI (~15 درجه سانتیگراد بین منبع دمای پایین و دمای آب برگشتی شبکه)، ضریب تبدیل HPI-2 حتی بیشتر از HPI-1 خواهد بود (kHPU ~ 6.8). در عین حال، برای انتقال ~2.5 هزار مگاوات به شبکه گرمایش، در مجموع حدود 370 مگاوات انرژی الکتریکی (یا مکانیکی) صرف می شود.

بنابراین، در مجموع، با کمک HPP-1 و HPP-2، می توان تا 5 هزار مگاوات گرما را در طول دوره گرمایش به نیازهای سیستم تامین آب گرم منطقه مسکو منتقل کرد. روی میز 2 یک ارزیابی فنی و اقتصادی از چنین پیشنهادی ارائه می دهد.

یک درایو توربین گاز با N=1 -5 مگاوات و بازده 40-42% (به دلیل بازیابی حرارت از گازهای خروجی) می تواند به عنوان درایو برای TNU-1 و TNU-2 استفاده شود. در صورت مشکلات مربوط به نصب یک شبکه گرمایش شهری یک واحد توربین گاز در ایستگاه حرارت مرکزی (تامین اضافی SG و غیره)، می توان از یک درایو الکتریکی به عنوان درایو برای HPP-1 استفاده کرد.

ارزیابی‌های فنی و اقتصادی برای تعرفه‌های سوخت و انرژی حرارتی در آغاز سال 2005 انجام شد. یک نتیجه مهم از تجزیه و تحلیل، هزینه بسیار پایین‌تر انرژی حرارتی تولید شده با استفاده از HPP است (برای HPU-1 - 193 روبل./Gcal و HPU- 2 - 168 rub./Gcal ) در مقایسه با روش سنتیتولید آن در نیروگاه حرارتی Mosenergo OJSC.

مشخص است که در حال حاضر هزینه انرژی سوخت، محاسبه شده با استفاده از به اصطلاح "روش فیزیکی جداسازی سوخت به تولید برق و گرما"، به طور قابل توجهی بیش از 400 روبل / Gcal (تعرفه سوخت) است. با این رویکرد، تولید گرما حتی در مدرن ترین نیروگاه های حرارتی زیان ده است و این زیان دهی با افزایش تعرفه برق جبران می شود.

به نظر ما، این روش تقسیم هزینه های سوخت نادرست است، اما هنوز هم برای مثال توسط Mosenergo OJSC استفاده می شود.

به نظر ما، در جدول آورده شده است. 2، دوره بازپرداخت برای HPI (از 4.1 تا 4.7 سال) طولانی نیست. هنگام محاسبه، 5 هزار ساعت عملیات HPI در سال در نظر گرفته شد. در واقع، در تابستان، این تاسیسات می توانند با الگوبرداری از کشورهای پیشرفته غربی، در حالت سرمایش متمرکز فعالیت کنند و در عین حال میانگین شاخص های عملکرد فنی و اقتصادی سالانه را به میزان قابل توجهی بهبود بخشند.

از روی میز 2 می توان مشاهده کرد که CIF برای HPI نشان داده شده در محدوده ~2.6 تا ~3.1 متفاوت است که بیش از 3 برابر بیشتر از مقدار آن برای CHPP های سنتی است. با در نظر گرفتن کاهش متناسب انتشارات حرارتی و مضر به جو، هزینه های پمپاژ و تلفات آب در گردش در سیستم: کندانسور توربین - برج خنک کننده، افزایش خلاء در خروجی توربین های فشار پایین (در طول عملیات HPP-2 ) و بر این اساس، توان تولیدی، مزیت های فنی و اقتصادی پیشنهادهای مذکور بیش از پیش قابل توجه خواهد بود.

جدول 2. امکان سنجی برای استفاده از HPI با استفاده از بخار آب و فریون.

№	نام	بعد، ابعاد، اندازه	نوع HPI
			TNU-1 در فریون	TNU-2 روی بخار آب
1	دمای منبع دمای پایین	درجه سانتی گراد	10	35
2	دما برای مصرف کننده	درجه سانتی گراد	35	45-55
3	Q-Wildebeest (تک)	مگاوات	10	6-7
4	Q	مگاوات	2500 -450 -2950	2500 -370 -2870
5	kTNU	-	5,5	6,8
6	توان کل موتورهای توربین گاز برای به حرکت درآوردن کمپرسورها	مگاوات	-455	-368
7	کل مصرف گاز طبیعی در موتور توربین گازی کمپرسور	τ a.c./h	140	113
8	سوخت Q در موتور توربین گازی	مگاوات	1138	920
9	نهنگ	-	2,59	3,12
10	هزینه ویژه ساخت HPI با درایو موتور توربین گاز	USD/kW هزار USD/Gcal	220 256	200 232
11	کل هزینه های سرمایه	میلیون دلار آمریکا	-649	-574
12	ساعت استفاده در سال	ساعت	5000
13	هزینه های سالانه، که از این میان: - سوخت (1230 روبل در تن معادل سوخت). - هزینه های استهلاک (6.7٪ در سال)؛ - سایر (نگهداری، دستمزد و حقوق و غیره).	میلیون روبل	2450 862 1218 370	2070 695 1075 300
14	هزینه کل حجم سوخت تولید شده در سال (400 روبل/Gcal یا 344 روبل/MWh)	میلیون روبل	5070	4936
15	هزینه سوخت	rub./Gcal	193	168
16	سود در سال	میلیون روبل میلیون دلار آمریکا	2620 -94	2866 -102
17	دوره بازپرداخت (با بازگشت هزینه های استهلاک)	در سال	-4,7	-4,1

* - گرمای اضافی هنگام بازیابی گرمای گازهای دودکش از واحدهای محرک توربین گاز می تواند برای جابجایی بخشی از گرما از نیروگاه حرارتی به منبع حرارت متمرکز استفاده شود.

با در نظر گرفتن افزایش اجتناب‌ناپذیر قیمت انرژی پس از الحاق روسیه به WTO، محدودیت‌های استفاده از گازهای گلخانه‌ای برای انرژی و نیاز به معرفی گسترده فناوری‌های انرژی بسیار کارآمد و سازگار با محیط زیست، مزایای فنی و اقتصادی معرفی HPP به رشد خود ادامه خواهد داد.

ادبیات

1. نسل جدید پمپ های حرارتی برای اهداف تامین گرما و کارایی استفاده از آنها در اقتصاد بازار // مواد جلسه زیربخش تامین حرارت و تامین حرارت متمرکز شورای علمی و فنی RAO UES روسیه، مسکو ، 15 سپتامبر 2004.

2. آندریوشنکو A.I. مبانی ترمودینامیک سیکل های نیروگاه های حرارتی. - م.: بالاتر. مدرسه، 1985

3. Belyaev V.E.، Kosoy A.S.، Sokolov Yu.N. روش به دست آوردن انرژی حرارتی اختراع RF شماره 2224118 مورخ 07/05/2002 FSUE MMPP Salyut.

4. Sereda S.O., Gelmedov F.Sh., Sachkova N.G. برآوردهای محاسبه شده از تغییرات در ویژگی های یک چند مرحله ای

کمپرسور تحت تأثیر تبخیر آب در قسمت جریان آن، MMPP "Salyut"-CIAM // مهندسی برق حرارتی. 2004. شماره 11.

5. Eliseev Yu.S., Belyaev V.V., Kosoy A.S., Sokolov Yu.N. مشکلات ایجاد یک واحد فشرده سازی بخار بسیار کارآمد نسل جدید. پیش چاپ FSUE MMPP Salyut، می 2005.

6. Devyanin D.N.، Pishchikov S.I.، Sokolov Yu.N. توسعه و آزمایش در CHPP-28 Mosenergo OJSC یک پایه آزمایشگاهی برای تأیید طرح های استفاده از HPI در بخش انرژی // "اخبار تامین گرما". 2000. شماره 1. ص 33-36.

7. Protsenko V.P. در مورد مفهوم جدید تامین حرارت RAO UES روسیه // Energo-press، شماره 11-12، 1999.

8. فرولوف V.P.، Shcherbakov S.N.، Frolov M.V.، Shelginsky A.Ya. تجزیه و تحلیل کارایی استفاده از پمپ های حرارتی در سیستم های تامین آب گرم متمرکز // "صرفه جویی در انرژی". 2004. شماره 2.

تامین گرما در روسیه، با زمستان های طولانی و کاملاً سخت، به هزینه های سوخت بسیار بالایی نیاز دارد که تقریباً 2 برابر بیشتر از هزینه تامین برق است. معایب اصلی منابع تامین حرارت سنتی کم انرژی بودن، بهره وری اقتصادی و زیست محیطی است. علاوه بر این، تعرفه های بالای حمل و نقل برای تحویل منابع انرژی تشدید می شود عوامل منفیذاتی در تامین حرارت سنتی.

یک دستورالعمل بسیار شاخص برای ارزیابی امکان استفاده از واحدهای پمپ حرارتی در روسیه، تجربه خارجی است. در آن متفاوت است کشورهای مختلفو بستگی به ویژگی های اقلیمی و جغرافیایی، سطح توسعه اقتصادی، تعادل سوخت و انرژی، نسبت قیمت انواع اصلی سوخت و برق، سیستم های تامین حرارت و برق مورد استفاده سنتی و غیره دارد. در شرایط مشابه، با در نظر گرفتن وضعیت اقتصاد روسیه، تجربه خارجی باید به عنوان یک مسیر واقعی توسعه در چشم انداز در نظر گرفته شود.

یکی از ویژگی های تامین گرما در روسیه، بر خلاف اکثر کشورهای جهان، استفاده گسترده از سیستم های تامین حرارت متمرکز در شهرهای بزرگ است.

اگرچه در چند دهه گذشته تولید پمپ های حرارتی در سراسر جهان به شدت افزایش یافته است، اما در کشور ما نیروگاه ها هنوز کاربرد گسترده ای پیدا نکرده اند. چند دلیل وجود دارد:

تمرکز سنتی بر تامین حرارت متمرکز؛

نسبت نامطلوب بین هزینه برق و سوخت؛

تولید HP، به عنوان یک قاعده، بر اساس ماشین های تبرید انجام می شود که از نظر پارامترها نزدیک ترین هستند، که همیشه منجر به ویژگی های بهینه TN;

در گذشته نه چندان دور بسیار وجود داشت مسافت طولانیاز طراحی HP تا راه اندازی آن.

در کشور ما، طراحی HP در سال 1926 / 27 / شروع شد. در صنعت، از سال 1976، TN در یک کارخانه چای (Samtredia، گرجستان) /13/، در کارخانه شیمیایی و متالورژی Podolsk (PCMZ) از سال 1987 /24/، در کارخانه لبنیات Sagarejoy، (گرجستان)، در مسکو کار کرد. دامداری و لبنیات منطقه "گورکی-2" از سال 1963

علاوه بر صنعت، HP ها در مرکز خرید(سوخومی) برای تامین گرما و سرما، در یک ساختمان مسکونی (روستای بوکوریا، مولداوی)، در پانسیون دروژبا (یالتا)، بیمارستان اقلیم شناسی (گاگرا)، سالن استراحتگاه پیتسوندا.

در دهه هفتاد، بازیابی موثر گرما با استفاده از واحد پمپ حرارتی در ایستگاه زمین گرمایی Pauzhetskaya در کامچاتکا انجام شد. TNU با موفقیت از یک سیستم آزمایشی برای تامین گرمای زمین گرمایی به یک منطقه مسکونی و مزرعه گلخانه ای Sredne-Parutinsky در کامچاتکا استفاده کرد. در این موارد از منابع زمین گرمایی به عنوان منابع انرژی کم پتانسیل /12/ استفاده شد.

استفاده و به خصوص تولید پمپ های حرارتی در کشور ما بسیار دیر در حال توسعه است. VNIIkholodmash پیشگام در زمینه ایجاد و اجرای پمپ های حرارتی در اتحاد جماهیر شوروی سابق بود. در سال 1986-1989 VNIIkholodmash تعدادی پمپ حرارتی فشرده سازی بخار با ظرفیت گرمایش 17 کیلووات تا 11.5 مگاوات در دوازده اندازه آب به آب توسعه داده است. همچنین آب دریا به عنوان منبع گرمای کم دما برای پمپ های حرارتی با ظرفیت گرمایش 300 - 1000 کیلووات پمپ های حرارتی "آب به هوا" برای 45 و 65 کیلو وات. اکثر پمپ های حرارتی این سری مرحله ساخت و آزمایش، نمونه های اولیه در پنج کارخانه مهندسی تبرید را پشت سر گذاشته اند. چهار اندازه استاندارد پمپ های حرارتی تولید انبوه با ظرفیت گرمایش 14 بودند. 100; 300; 8500 کیلو وات مجموع تولید آنها تا سال 1992، 3000 دستگاه بوده است. توان حرارتی ناوگان فعلی این پمپ های حرارتی 40 مگاوات /16,17/ برآورد شده است.

در این دوره توسعه یافت کل خطپمپ های حرارتی اساساً جدید - جذب، فشرده سازی - جذب، فشرده سازی، کار بر روی بوتان و آب به عنوان یک ماده کاری و غیره.

متعاقباً تقاضا برای پمپ های حرارتی کاهش یافت. بسیاری از ماشین‌های تسلط یافته و پیشرفت‌های جدید بدون ادعا بودند.

با این حال، در سال های اخیر تصویر شروع به تغییر کرده است. انگیزه های اقتصادی واقعی برای صرفه جویی در انرژی پدیدار شده است. این به دلیل افزایش قیمت انرژی و همچنین تغییر در نسبت تعرفه های برق و انواع مختلفسوخت در بسیاری از موارد، الزامات سازگاری با محیط زیست سیستم های تامین گرما مطرح می شود. به ویژه، این امر در مورد خانه های مجلل مجلل صدق می کند. شرکت های تخصصی جدیدی در مسکو، نووسیبیرسک، نیژنی نووگورود و سایر شهرها ظاهر شده اند و تاسیسات پمپ حرارتی را طراحی می کنند و فقط پمپ های حرارتی تولید می کنند. با تلاش این شرکت ها، ناوگان پمپ های حرارتی با ظرفیت حرارتی کل حدود 50 مگاوات اکنون به بهره برداری رسیده است.

در یک اقتصاد واقعی بازار در روسیه، پمپ های حرارتی چشم انداز گسترش بیشتر کاربرد خود را دارند و تولید پمپ های حرارتی می تواند متناسب با تولید ماشین های تبرید در طبقات مربوطه باشد. این چشم انداز را می توان با در نظر گرفتن شرایط تامین گرما و برق در زمینه های اصلی کاربرد تاسیسات پمپ حرارتی ارزیابی کرد: بخش مسکن و جمعی، شرکت های صنعتی، استراحتگاه های بهداشتی و مجتمع های ورزشی، و تولیدات کشاورزی.

در بخش مسکن و خدمات عمومی، واحدهای پمپ حرارتی بیشترین استفاده را در عمل جهانی و روسیه دارند، عمدتاً برای تامین گرمایش و آب گرم (DHW). مسیرهای اصلی:

تامین گرمای مستقل از واحدهای پمپ حرارتی؛

استفاده از واحدهای پمپ حرارتی قبلا بوده است سیستم های موجودگرمایش متمرکز

برای تامین گرمای مستقلدر ساختمان‌های منفرد، مناطق شهری و مناطق پرجمعیت، عمدتاً پمپ‌های حرارتی فشرده‌سازی بخار با توان حرارتی 10 تا 30 کیلووات به ازای هر واحد تجهیزات در یک ساختمان جداگانه و حداکثر تا 5 مگاوات در مناطق و مناطق پرجمعیت استفاده می‌شود.

برنامه "توسعه انرژی غیر سنتی در روسیه" در حال حاضر در حال اجرا است. این شامل بخش توسعه تاسیسات پمپ حرارتی است. پیش‌بینی توسعه براساس ارزیابی‌های تولیدکنندگان پمپ حرارتی و همچنین استفاده‌کنندگان از آنها در مناطق کشور، نیاز ظرفیت‌های مختلف و امکانات تولید آن‌ها است. بیشتر حدود 30 پروژه بزرگ شامل استفاده از سیستم های پمپ حرارتی برای بخش مسکن و بخش عمومی، از جمله در سیستم گرمایش منطقه ای است.

تعدادی از کارها در چارچوب برنامه های منطقه ای برای صرفه جویی در انرژی و جایگزینی سیستم های تامین حرارت سنتی با واحدهای پمپ حرارتی انجام می شود: منطقه نووسیبیرسک، منطقه نیژنی نووگورود، نوریلسک، نریونگری، یاکوتیا، دیونوگورسک، منطقه کراسنویارسک. میانگین راه اندازی سالانه ظرفیت حرارتی حدود 100 مگاوات خواهد بود.

در این شرایط، تولید گرما توسط تمام پمپ های حرارتی در حال کار در سال 2005 بالغ بر 2.2 میلیون گرمکالری بوده و جایگزینی سوخت آلی معادل 160 هزار تن سوخت استاندارد بوده است. قدرت حرارتیخروجی سالانه 300 مگاوات بنابراین، پیشرفتی در گسترش واحدهای پمپ حرارتی در روسیه برنامه ریزی شده است.

در مورد پمپ های حرارتی با توان حرارتی بالا از 500 کیلووات تا 40 مگاوات، پس از سال 2005، راه اندازی سالانه توان حرارتی به طور متوسط ​​280 مگاوات و پس از سال 2010 - تا 800 مگاوات بود. این به دلیل این واقعیت است که در این دوره برنامه ریزی شده است تا به طور گسترده از پمپ های حرارتی در سیستم های گرمایش منطقه ای استفاده شود.

در تولیدات کشاورزی، زمینه های اصلی کاربرد پمپ های حرارتی، فرآوری اولیه شیر و تامین حرارت غرفه ها است.

در مزارع لبنی، سهم قابل توجهی از هزینه های انرژی، تا 50٪، بر عهده کمپرسورهای ماشین های تبرید است که برای خنک کردن شیر تازه دوشیده شده و گرم کردن آب برای نیازهای بهداشتی و تکنولوژیکی طراحی شده اند. این ترکیب نیاز به گرما و سرما ایجاد می کند شرایط مساعدبرای استفاده از پمپ های حرارتی مقدار قابل توجهی گرما با هوای تهویه شده غرفه ها حذف می شود که می تواند با موفقیت به عنوان منبع کم پتانسیل برای پمپ های حرارتی کوچک مورد استفاده قرار گیرد. در مزارع دام، یک سیستم پمپ حرارتی تهویه مطبوع همزمان در غرفه ها و تامین گرما به محل تولید را فراهم می کند.

کاربرد سیستم های غیر متمرکزتامین حرارت بر اساس واحدهای پمپ حرارتی در مناطقی که شبکه گرمایشوجود ندارد، یا در مناطق مسکونی جدید، از بسیاری از معایب فنی، اقتصادی و زیست محیطی سیستم های گرمایش منطقه ای جلوگیری می کند. تنها دیگ‌خانه‌های منطقه‌ای که با گاز کار می‌کنند می‌توانند از نظر پارامترهای اقتصادی با آنها رقابت کنند.

در حال حاضر تعداد قابل توجهی از چنین تاسیساتی در حال فعالیت هستند. و در آینده نیاز به آنها به سرعت افزایش خواهد یافت.

صرفه جویی، جایگزینی سوخت های فسیلی با استفاده از پمپ های حرارتی به دلیل دخالت سودمند انتشار گرمای کم درجه در نیروگاه های حرارتی رخ می دهد. این امر از دو طریق به دست می آید:

استفاده مستقیم از خنک کننده آب پردازش CHP به عنوان منبع گرمای کم درجه برای یک پمپ حرارتی؛

با استفاده از آب شبکه برگشتی به عنوان منبع گرمای کم عیار برای پمپ حرارتی، به نیروگاه حرارتی برگشت داده می شود که دمای آن به 20 تا 25 درجه سانتی گراد کاهش می یابد.

روش اول زمانی اجرا می شود که پمپ حرارتی در نزدیکی یک نیروگاه حرارتی قرار دارد، روش دوم - زمانی که در نزدیکی مصرف کنندگان گرما استفاده می شود. در هر دو مورد، سطح دمای منبع حرارتی با درجه پایین بسیار بالا است که پیش نیازهای عملکرد یک پمپ حرارتی با ضریب تبدیل بالا را ایجاد می کند.

استفاده از پمپ های حرارتی در سیستم های گرمایش شهری می تواند به طور قابل توجهی عملکرد فنی و اقتصادی سیستم های انرژی شهری را بهبود بخشد، به طوری که:

افزایش توان حرارتی با مقدار گرمای بازیافتی که قبلاً در سیستم خنک کننده آب فرآیند آزاد شده است.

کاهش تلفات حرارتی هنگام انتقال آب شبکه در خطوط لوله اصلی.

افزایش 15 تا 20 درصدی بار گرمایشی با مصرف یکسان آب شبکه اولیه و کاهش کسری آب شبکه در ایستگاه‌های حرارت مرکزی در مناطق کوچک دور از نیروگاه حرارتی.

ظهور یک منبع پشتیبان برای پوشش اوج بارهای گرمایی.

برای کار در یک سیستم گرمایش متمرکز، پمپ های حرارتی بزرگ با ظرفیت گرمایش چندین مگاوات برای نصب در نقاط گرمایشی و تا چندین ده مگاوات برای استفاده در نیروگاه های حرارتی مورد نیاز است.

در شرکت های صنعتی، واحدهای پمپ حرارتی برای بازیابی گرمای سیستم های گردش آب، گرمای انتشار تهویه و گرمای فاضلاب استفاده می شود.

با کمک HPP امکان انتقال بیشتر گرمای اتلاف به شبکه گرمایش، حدود 50 تا 60 درصد وجود دارد. که در آن:

برای تولید این گرما نیازی به صرف سوخت اضافی نیست.

وضعیت زیست محیطی بهبود خواهد یافت.

با کاهش دمای آب در گردش در کندانسور توربین، خلاء به طور قابل توجهی بهبود می یابد و خروجی الکتریکی از توربین ها افزایش می یابد.

تلفات آب در گردش و هزینه های پمپاژ آن کاهش می یابد.

تا همین اواخر، اعتقاد بر این بود که استفاده از واحدهای پمپ حرارتی در شرکت هایی که گرما از نیروگاه های حرارتی تامین می شوند، آشکارا غیر اقتصادی است. این برآوردها در حال حاضر در حال تجدید نظر هستند. در مرحله اول، آنها امکان استفاده از فناوری های مورد بحث در بالا در بخش مسکن و خدمات عمومی را در نظر می گیرند گرمایش متمرکز. ثانیاً، نسبت قیمت واقعی برق، گرما از نیروگاه های حرارتی و سوخت، برخی از شرکت ها را مجبور به تغییر ژنراتورهای خودگرما و حتی برق. با این رویکرد، استفاده از واحدهای پمپ حرارتی بیشترین تاثیر را دارد. صرفه جویی در مصرف سوخت به خصوص توسط «مینی سی‌اچ‌پی» مبتنی بر ژنراتور دیزلی که با گاز طبیعی کار می‌کند و به طور همزمان کمپرسور پمپ حرارتی را به حرکت در می‌آورد، حاصل می‌شود. نصب حرارتیدر عین حال، تامین گرمایش و آب گرم را برای شرکت فراهم می کند.

استفاده از واحد پمپ حرارتی در ترکیب با استفاده از گرمای ناشی از انتشارات تهویه نیز برای شرکت ها امیدوار کننده است. گرمایش هوا برای بسیاری از شرکت های صنعتی معمول است. تاسیسات بازیابی حرارت خروجی تهویه امکان پیش گرم کردن هوای بیرونی ورودی به کارگاه را تا 8 0 درجه سانتی گراد فراهم می کند. دمای آب شبکه گرم شده در تاسیسات پمپ حرارتی مورد نیاز برای گرمایش گرمایش هوا، از 70 0 C تجاوز نمی کند. تحت این شرایط، نصب پمپ حرارتی می تواند با ضریب تبدیل به اندازه کافی بالا کار کند.

بسیاری از شرکت های صنعتی نیز به تبرید مصنوعی نیاز دارند. بنابراین در کارخانه های تولید الیاف مصنوعی از تهویه مطبوع تکنولوژیک در کارگاه های اصلی تولید برای حفظ دما و رطوبت استفاده می شود. سیستم های پمپ حرارتی ترکیبی: پمپ حرارتی - دستگاه تبرید، تولید همزمان گرما و سرما، مقرون به صرفه ترین هستند.

در حال حاضر در روسیه، HPI ها به سفارشات فردی توسط شرکت های مختلف تولید می شوند. به عنوان مثال، در نیژنی نووگورود، شرکت تریتون پمپ های حرارتی با ظرفیت گرمایش 10 تا 2000 کیلو وات با قدرت کمپرسور از 3 تا 620 کیلو وات تولید می کند. ماده کار R-142 است. متر≈ 3; هزینه TN از 5000 تا 300000 دلار آمریکا است. دوره بازپرداخت 2-3 سال

تا به امروز، JSC Energia عملا تنها سازنده سریال پمپ های حرارتی فشرده سازی بخار در کشور ما باقی مانده است. در حال حاضر این شرکت بر تولید واحدهای پمپ حرارتی جذبی و همچنین پمپ حرارتی توربو کمپرسور با توان واحد بزرگ بالای 3 مگاوات تسلط دارد.

شرکت Energia حدود 100 واحد پمپ حرارتی با ظرفیت های مختلف را در سراسر اتحاد جماهیر شوروی سابق تولید و راه اندازی کرد. اولین واحدها در کامچاتکا نصب شدند.

در شکل 8.1. برخی از امکاناتی که پمپ های حرارتی JSC Energia در آن کار می کنند.

CJSC Energia پمپ های حرارتی با ظرفیت گرمایش 300 تا 2500 کیلو وات با ضمانت کارکرد 35 تا 45 هزار ساعت تولید می کند. قیمت پمپ حرارتی 160 - 180 تومان تعیین شده است. به ازای خروجی گرمایش 1 کیلووات (Q in).

CJSC Energia از زمان تأسیس خود، واحدهای پمپ حرارتی با ظرفیت های مختلف را در کشورهای مستقل مشترک المنافع و کشورهای همسایه راه اندازی کرده است. در مجموع، CJSC ENERGY از سال 1990 تا 2004، 125 پمپ حرارتی با ظرفیت های مختلف را در 63 تأسیسات در روسیه و کشورهای همسایه اجرا کرد.

برنج. 8.1. پمپ های حرارتی ZAO Energia نصب شده:

نصب پمپ حرارتی در دبیرستان شماره 1، کاراسوک، منطقه نووسیبیرسک و پمپ حرارتی NT - 1000 در نیروگاه حرارتی در روستای Rechkunovka، نووسیبیرسک

در زیر خلاصه ای کوتاه از بزرگترین تاسیسات ارائه شده توسط ZAO Energia، نووسیبیرسک، جدول آورده شده است. 8.1..

جدول 8.1. برخی از اشیاء که پمپ های حرارتی JSC Energia در آنها کار می کنند

نام شی	منبع گرما	توان کل، کیلو وات	نوع پمپ های حرارتی	سال راه اندازی
تیومن، آب مصرفی ولیژانسکی، گرمایش روستا	آب آشامیدنی 7-9 درجه سانتی گراد		2 پمپ NT-3000
کاراسوک، منطقه نووسیبیرسک، گرمایش دبیرستان №1	آب زیرزمینی 24 درجه سانتی گراد		2 پمپ NKT-300
Gornoaltaisk، سیستم کنترل مرکزی، گرمایش ساختمان	آب زیرزمینی 7 تا 9 درجه سانتی گراد		1 پمپ NKT-300
P/خانوار "میرنی"، منطقه آلتای، گرمایش روستا	آب زیرزمینی 23 درجه سانتی گراد		3 پمپ NKT-300
لیتوانی، کاوناس، کارخانه فیبر مصنوعی، گرمایش کارگاه های گیاهی.	تخلیه فرآیند - آب 20 درجه سانتیگراد		2 پمپ NT-3000	1995 1996
مسکو، Interstroyplast (پنجره های مردمی)، خنک کننده آب برای اکسترودرها	آب فرآیند 16 درجه سانتیگراد		1 پمپ NT-500
قزاقستان، Ust-Kamenogorsk، Kaz Zinc JSC، گرمایش آب تغذیهقبل از تصفیه آب شیمیایی از 8 تا 40 درجه سانتیگراد	آب فرآیند بازیافتی (تعویض برج خنک کننده)		1 پمپ NT-3000
کراسنویارسک، MSC، موسسه گرمایش اکولوژی	Yenisei - آب در زمستان حدود 2 درجه سانتیگراد است		1 پمپ NT-500
Yelizovo، منطقه کامچاتکا، ورودی آب، گرمایش ساختمان	آب آشامیدنی 2 تا 9 درجه سانتی گراد		1 پمپ NKT-300

در منطقه نیژنی نووگورود، توسعه و تولید HP با

1996 - مشغول به تحقیق و تولید شرکت Triton Ltd. CJSC. در طول مدت گذشته، HP با ظرفیت های مختلف طراحی و نصب شده است:

TN-24، Q = 24 کیلو وات، گرمایش مسکونی F = 200 متر مربع. NIT - آب های زیرزمینی. نصب شده در روستای Bolshiye Orly، منطقه Borsky، منطقه نیژنی نووگورود، 1998.

TN-45، Q = 45 کیلو وات، گرمایش مجموعه ای از ساختمان های اداری، انبارها و گاراژ، F> 1200 متر مربع، NIT - آب زیرزمینی. نصب شده در منطقه مسکو، نیژنی نووگورود در سال 1997. مالک - Symbol LLP.

TN-600، Q = 600 کیلو وات، گرمایش، تامین آب گرم یک مجموعه هتل و سه کلبه، F> 7000 متر مربع، NIT - آب زیرزمینی. نصب شده در منطقه Avtozavodsky، نیژنی نووگورود در سال 1996. مالک - GAZ.

TN-139، Q = 139 کیلو وات، گرمایش، تامین آب گرم ساختمان صنعتی F > 960 متر مربع، NIT - زمین. در سال 1999 در منطقه کاناوینسکی، نیژنی نووگورود نصب شد. مالک - GZhD.

TN-119، Q = 119 کیلو وات، گرمایش، آب گرم F> 770 متر مربع، NIT - آب زیرزمینی. در سال 1999 در منطقه Borsky، منطقه نیژنی نووگورود نصب شده است. مالک: Tsentrenergostroy.

TN-300، Q = 300 کیلو وات، گرمایش، آب گرم مدرسه F> 3000 متر مربع، NIT - آب زیرزمینی. در سال 1999 در منطقه Avtozavodsky، نیژنی نووگورود به بهره برداری رسید. مالک بخش آموزش اداره منطقه است.

TN-360، Q = 360 کیلو وات، گرمایش، تامین آب گرم مرکز تفریحی F> 4000 متر مربع، NIT - آب زیرزمینی. در سال 1999 در منطقه Dalnekonstantinovsky منطقه نیژنی نووگورود به بهره برداری رسید. مالک - "Gidromash".

TN-3500، Q = 3500 کیلو وات، گرمایش، تامین آب گرم، تهویه ساختمان اداری انبار جدید F> 15000 متر مربع، NIT - آب برگشتی، سیستم های تامین حرارت از CHPP Sormovskaya. منطقه کاناوینسکی، نیژنی نووگورود 2000. مالک - GZhD.

دو HP Q = 360 و 200 کیلو وات، برای منطقه Penza، 2 Gcal - برای Tuapse.

با مشارکت متخصصان مؤسسه دماهای بالا آکادمی علوم روسیه (IHT RAS)، تعدادی تاسیسات و سیستم های آزمایشی نمایشی با استفاده از پمپ های حرارتی برای تامین گرما به اشیاء مختلف توسعه و ایجاد شده است /48/.

در روستای منطقه مسکو. در سال 2001، در گریبانوو، در قلمرو زمین آزمایش NPO Astrophysics، یک سیستم پمپ حرارتی خورشیدی برای گرم کردن ساختمان آزمایشگاه مورد استفاده آزمایشی قرار گرفت. یک مبدل حرارتی زمینی عمودی با طول کل حدود 30 متر (تکنولوژی JSC Insolar-Invest) به عنوان منبع گرمای کم درجه برای پمپ حرارتی استفاده شد. وسایل گرمایشی- یونیت فن کویل و بخاری کف. کلکتورهای خورشیدیتامین آب گرم، بیش از حد گرمای خورشیدیدر تابستان آنها را به داخل زمین پمپ می کنند تا روند بازسازی دمای آن را تسریع کنند.

در سال 2004 OJSC "Insolar-Invest" یک واحد پمپ حرارتی خودکار آزمایشی (ATNU) که ​​برای گرمایش طراحی شده است به بهره برداری رسید آب لوله کشیروبروی دیگهای بخار ایستگاه حرارتی منطقه Zelenograd، جدول. 8.2.

فاضلاب خانگی تصفیه نشده انباشته شده در مخزن دریافت کننده سیستم فاضلاب اصلی به عنوان منبع حرارتی کم پتانسیل استفاده می شود. ایستگاه پمپاژ(GKNS). ATNU برای آزمایش فناوری بازیافت گرمای تصفیه نشده طراحی شده است فاضلاب، تعیین تأثیر نصب بر پارامترهای عملیاتی ایستگاه حرارتی، بررسی بازده اقتصادی و ارائه توصیه هایی برای ایجاد تأسیسات مشابه در اقتصاد شهرداری مسکو.

جدول 8.2. طراحی اصلی و پارامترهای عملیاتی ATNU

ATNU شامل پنج بخش اصلی است:

واحد حرارتی پمپ حرارتی (HTU)؛

خطوط لوله سیستم جمع آوری حرارت با درجه پایین (LHS)؛

مبدل حرارتی؛

خطوط لوله فاضلاب تحت فشار؛

گروهی از پمپ های تامین مدفوع در کمیته دولتی تامین آب.

فاضلاب تصفیه نشده با دمای 20 درجه سانتیگراد از مخزن دریافت کننده توسط پمپ های مدفوع Flygt به یک مبدل حرارتی بازیابی می شود و در آنجا گرما را به خنک کننده میانی (آب) منتقل می کند و تا دمای 15.4 درجه سانتیگراد خنک می کند و سپس به تانک برمی گردد. کل جریان فاضلاب 400 متر مکعب در ساعت است.

مدار گردش فاضلاب تصفیه نشده با در نظر گرفتن شیوه های عملیاتی خطوط لوله تحت فشار سیستم های فاضلاب طراحی شده است. نرخ جریان در کانال های بازیابی مبدل حرارتی تضمین می کند که هیچ رسوبی بر روی سطوح تبادل حرارتی وجود ندارد.

خنک کننده میانی که در بازیابی مبدل حرارتی تا دمای 13 0 درجه سانتیگراد گرم می شود، به پمپ های حرارتی عرضه می شود و در آنجا تا دمای 8 0 درجه سانتیگراد خنک می شود و گرما را به مبرد مدار فشرده سازی بخار می دهد. و دوباره به بازیابی مبدل حرارتی فرستاده می شود.

کاربرد پمپ های حرارتی در مدار حلقه در روسیه.

نمونه هایی از استفاده از واحدهای پمپ حرارتی منفرد عمدتاً در نظر گرفته شده است. این تاسیسات شامل یک یا چند پمپ حرارتی است که به طور مستقل از یکدیگر کار می کنند و وظیفه تامین حرارت خاصی را انجام می دهند. یک سیستم پمپ حرارتی حلقه پیچیده وجود دارد که به شما امکان می دهد به آن دست پیدا کنید حداکثر بهره وریو پس انداز پمپ های حرارتی متعددی در سیستم رینگ تعبیه شده است که بسته به نیاز قسمت های مختلف ساختمان، هم برای تولید گرما و هم سرما استفاده می شود. اطلاعات بسیار کمی در مورد چنین سیستم هایی وجود دارد.

چندی پیش یک شرکت تامین کننده پمپ های حرارتی در روسیه پروژه نوسازی سیستم گرمایش و تهویه مطبوع را در یکی از هتل ها و مراکز تفریحی مسکو /54/ اجرا کرد. بیایید ببینیم این سیستم چگونه کار می کند (شکل 2). 8.2.

مدار آب از یک پمپ آب و یک مخزن ذخیره با دمای پایین تشکیل شده است که به دلیل حجم آن تجمع گرما افزایش می یابد و دمای آب در مدار تثبیت می شود. تمام VT ها به این مدار متصل هستند.

فلش ها جهت حرکت گرما را نشان می دهند. در پشت پمپ سیرکولاسیون، پمپ های حرارتی آب به آب تعبیه شده است که آب استخرهای مجموعه را گرم می کند. می تواند چندین استخر، با حجم های مختلف و با دمای آب متفاوت وجود داشته باشد. برای هر استخر یک پمپ حرارتی تعبیه شده است.

HP "آب - هوا"، هوای خنک کننده در مناطق آشپزخانه که رستوران ها، کافه ها، کافه ها، غذاخوری های کارکنان را سرو می کند. در این اتاق‌ها همیشه گرمای زیادی آزاد می‌شود و HP هوای آن‌ها را خنک می‌کند و گرما را به مدار آب مشترک می‌برد.

برنج. 8.2. نمونه ای از پمپ حرارتی حلقه ای.

HP "آب - آب" برای استفاده از گرمای اضافی از طریق سیستم تامین آب گرم (DHW) استفاده می شود. گرما از آب اداری گرفته می شود و محل اداری. برای تهویه مطبوع، هر یک از این اتاق ها دارای پمپ حرارتی برگشت پذیر برای گرما یا سرما هستند. در فصل گرم تمام این پمپ ها هوا را خنک می کنند و در فصل سرد آن را گرم می کنند.

تمامی این اچ پی ها در یک حلقه با اچ پی در قسمت های دیگر ساختمان با نیازهای حرارتی و مازاد خود (فنی و اتاق های کاربردیکافه رستوران، باغ زمستانی، اتاق های سردخانه) و تبادل حرارت بین آنها اتفاق می افتد.

برای کارکرد عادی پمپ حرارتی، دمای آب در مدار باید در محدوده 18 0 C تا 35 0 C باشد. اگر تعداد پمپ های حرارتی که در حالت گرمایش کار می کنند با تعداد پمپ های حرارتی فعال در مدار برابر باشد. حالت خنک کننده، پس سیستم نیازی به گرما ندارد که از بیرون تامین شود یا به بیرون منتقل شود. سیستم حلقه در دمای بیرون از -4 0 درجه سانتیگراد تا +14 0 درجه سانتیگراد کارآمدترین کارآیی را دارد. نیازی به منابع گران قیمت انرژی حرارتی، بخاری های گازی یا برقی و یا تهیه آن از خارج نیست.

در دمای پایین تر بیرون و کمبود گرما در مدار آب، دمای آن ممکن است به زیر 18 0 درجه سانتیگراد کاهش یابد. سپس، برای گرم کردن مدار آب به پارامتر مورد نیاز، می توانید از منابع خارجی - یک کارخانه گرمایش شهری، یک دیگ بخار استفاده کنید. یا یک پمپ حرارتی زمین گرمایی که گرما را از آب های زیرزمینی یا از یک مخزن مجاور پمپ می کند. منابعی مانند آب زیرزمینی یا رودخانه با دمای 4 0 درجه سانتیگراد برای گرم کردن آب در مدار تا سطح 18 0 درجه سانتیگراد و در نتیجه برای عملکرد عادی تمام پمپ های حرارتی در ساختمان کافی خواهند بود.

متأسفانه، در روسیه این رویکرد هنوز به دلیل هزینه های بالا در مرحله طراحی و فقدان اقدامات اقتصادی برای تحریک راه حل های صرفه جویی در انرژی و سازگار با محیط زیست با مشکل مواجه است. سیستم های پمپ حرارتی حلقه ای می توانند از دیگر منابع گرمایی درجه پایین نیز استفاده کنند. در بسیاری از سایت ها: خشکشویی های بزرگ، شرکت هایی که از آب استفاده می کنند فرآیندهای تکنولوژیکی، جریان قابل توجهی از فاضلاب با دمای کافی بالا وجود دارد. در این مورد، منطقی است که یک پمپ حرارتی را در سیستم حلقه قرار دهیم که از این گرما استفاده می کند.

مدار آب شامل یک مخزن ذخیره با دمای پایین نیز می باشد. هر چه حجم این مخزن بیشتر باشد، گرمای بیشتر، که در صورت لزوم می توان از آن استفاده کرد، سیستم قابلیت انباشتگی را دارد. سیستم حلقه می تواند به طور کامل عملکرد گرمایش را به عهده بگیرد - یک سیستم تک ظرفیتی. با این حال، استفاده از پمپ های حرارتی به طور همزمان با یک سیستم گرمایش سنتی - یک سیستم دو ظرفیتی امکان پذیر است. اگر تعداد کافی منابع حرارتی متصل به رینگ در تاسیسات وجود داشته باشد و با تقاضای کم آب گرم، سیستم رینگ می تواند این نیازها را به طور کامل برآورده کند.

سیستم پمپ حرارتی حلقه ای را می توان منحصراً برای اهداف تهویه مطبوع در اتاق هایی که فقط چنین نیازی وجود دارد استفاده کرد. اما سیستم های تهویه مطبوع حلقه ای به ویژه در ساختمان هایی که اتاق های زیادی با اهداف متفاوت وجود دارد که به دمای هوای متفاوتی نیاز دارند، موثر هستند. TN به عنوان یک تهویه مطبوع کارآمدتر از بسیاری از دستگاه های تهویه مطبوع شناخته شده دیگر کار می کند.

اساس راندمان بالای پمپ های حرارتی دقیقاً در این واقعیت نهفته است که انرژی صرف شده در داخل ساختمان برای تولید گرما "در زهکشی" ریخته نمی شود، بلکه در داخل ساختمان در جایی که مورد نیاز است استفاده می شود. گرما انباشته شده و به طور موثر در داخل سیستم حلقه منتقل می شود.

دومین عامل مهم بهره وری اقتصادی، امکان استفاده از منابع گرمای "رایگان" کم پتانسیل - چاه های آرتزین، مخازن، فاضلاب است. با کمک کمپرسورها با استفاده از منبعی با دمای 4 درجه سانتیگراد بدست می آوریم آب گرم 50 - 60 0 C، صرف 1 کیلو وات برق برای به دست آوردن 3 - 4 کیلو وات انرژی حرارتی. در صورت استفاده از یک سیستم معمولی گرمایش با بخار، راندمان فقط 30 - 40٪ است ، سپس با پمپ های حرارتی راندمان چندین برابر افزایش می یابد.

به ویژه، در هتل و مرکز تفریحی توصیف شده نتایج زیر حاصل شد.

هزینه های سرمایه ای برای خرید و نصب تجهیزات در مقایسه با سیستم چیلر فن کویل بین 13 تا 15 درصد کاهش یافته است. سیستم ساده شده ارتباطات مهندسیدر مقایسه با سیستم تهویه مطبوع مرکزی یک میکروکلیم راحت در محل ایجاد شده است: فشار، رطوبت و دمای هوا مطابق با الزامات بهداشتی است. مجموع هزینه های گرمایش و تامین آب گرم در مقایسه با گرمایش مرکزی بیش از 50 درصد کاهش یافته است.

یک سیستم پمپ حرارتی حلقه ای برای بهینه سازی عملکرد خود به دستگاه های کنترل و نظارت پیچیده و گران قیمت نیاز ندارد. کافی است از چندین ترموستات و ترموستات برای حفظ دما در مدار آب در محدوده های مشخص شده استفاده کنید. برای راحتی بیشتر و کنترل بصری، می توانید از اتوماسیون گران قیمت استفاده کنید.

در یک محدوده دمایی معین در مدار آب سیستم حلقه 18 - 35 0 درجه سانتیگراد، تراکم روی لوله ها ایجاد نمی شود و اتلاف حرارت قابل توجهی وجود ندارد. این یک عامل مهم در زمانی است که سیستم به طور قابل توجهی انشعاب دارد (توزیع، رایزرها، اتصالات، که می تواند در ساختمان های با معماری پیچیده بسیار زیاد باشد).

هنگام استفاده از HP در سیستم تهویه اتاق، تعداد و طول مجموع مجاری هوا را می توان در مقایسه با تاسیسات مرکزیتهویه مطبوع واحدهای پمپ حرارتی مستقیماً در اتاق های دارای تهویه مطبوع یا در مجاورت آنها قرار دارند، یعنی تهویه هوا مستقیماً در محل انجام می شود. این امر از انتقال هوای نهایی از طریق مجاری هوای طولانی جلوگیری می کند.

در روسیه، اولین سیستم مبتنی بر TH در سال 1990 در هتل Iris Congress نصب شد. این یک سیستم تهویه مطبوع حلقه ای دو ظرفیتی از شرکت آمریکایی ClimateMaster است. برای گرمایش هتل از آشپزخانه گرم، خشکشویی، اماکن فنی، واحدهای تبرید و فریزر، گرما در هنگام تهویه مطبوع اتاق های هتل، اتاق کنفرانس، مراکز تناسب اندام، رستوران ها و اماکن اداری تبادل می شود. 15 سال کارکرد این سیستم قابلیت اطمینان تجهیزات و امکان استفاده از آن را در شرایط آب و هوایی ما نشان داده است.

هنگام طراحی یک سیستم پمپ حرارتی برای یک جسم، ابتدا لازم است که تمام منابع گرمای کم پتانسیل ممکن و تمام مصرف کنندگان احتمالی گرمای با پتانسیل بالا در این شی مورد مطالعه قرار گیرد تا تمام جریانات گرمایی ورودی و تمام تلفات حرارتی ارزیابی شود. شما باید منابعی را برای دفع انتخاب کنید که گرما به طور نسبتاً یکنواخت و در مدت زمان طولانی آزاد شود. محاسبات دقیق و دقیق عملکرد پایدار و مقرون به صرفه HP را تضمین می کند. ظرفیت کل پمپ های حرارتی زباله نباید بیش از حد بیهوده باشد. سیستم باید متعادل باشد، اما این بدان معنا نیست که مجموع توان منابع گرمایی و مصرف کنندگان باید نزدیک باشد، آنها می توانند متفاوت باشند، و نسبت آنها نیز می تواند به طور قابل توجهی در هنگام تغییر شرایط عملکرد سیستم تغییر کند. انعطاف پذیری سیستم به شما این امکان را می دهد که گزینه بهینه آن را در حین طراحی انتخاب کنید و امکان گسترش بیشتر آن را فراهم کنید. همچنین باید ویژگی های شرایط آب و هوایی منطقه را در نظر گرفت. شرایط آب و هوایی کلید انتخاب یک سیستم آب و هوایی موثر است.

در عرض های جغرافیایی جنوبی، وظیفه اصلی خنک کردن هوا و انتشار گرما در خارج است که استفاده از آن برای گرم کردن بی معنی است. اینجا مناسبه سیستم های سنتیچیلر - فن کویل یا مشابه. که در عرض های جغرافیایی شمالینیز مورد نیاز است تعداد زیادی ازانرژی برای گرمایش تاسیسات، گرمای با پتانسیل زیادی که باید به سیستم تامین شود. بنابراین، نصب یک سیستم دو ظرفیتی، یک HP در ترکیب با یک سیستم گرمایش ضروری خواهد بود. که در آب و هوای معتدلدر عرض های جغرافیایی متوسط، توصیه می شود از یک سیستم حلقه یک ظرفیتی استفاده کنید، جایی که کارایی آن حداکثر است.

امروزه این نظر گسترده وجود دارد که TN بسیار گران است. هزینه های نصب و مونتاژ تجهیزات بالا است و با توجه به قیمت گرمای فعلی در روسیه، دوره بازگشت سرمایه بسیار طولانی است. با این حال، تمرین نشان می دهد که نصب سیستم های پمپ حرارتی در تاسیسات بزرگ و متوسط ​​به شما امکان می دهد 10 تا 15٪ در سرمایه گذاری های سرمایه صرفه جویی کنید، نه به ذکر هزینه های عملیاتی. علاوه بر این، سیستم‌های حلقه مصرف منابع انرژی را به حداقل می‌رسانند که قیمت آن‌ها با سرعت بیشتری در حال افزایش است.

بر اساس محاسبات Research.Techart، در سال 2009، 5.3 مگاوات پمپ حرارتی در روسیه نصب شد. پویایی بازار پمپ های زمین گرمایی روسیه، بر اساس پیش بینی های Research.Techart، در میان مدت پایین خواهد بود که با بحران در اقتصاد همراه است. با این حال، در برخی از مناطق، بازار می تواند بسیار فعال توسعه یابد.

روند افزایش تقاضا از سوی بخش‌های زیربنایی و مسکن ادامه خواهد داشت و حجم اصلی فروش HSP با ظرفیت حرارتی 15 تا 38 کیلووات خواهد بود. ساختار مصرف در مورد انواع PTN تغییر نخواهد کرد. افزایش سهم تولیدات داخلی از حجم کل بازار پیش بینی می شود.

در بلندمدت، عامل پیشرو در توسعه بازار، اجرای استراتژی دولتی انرژی خواهد بود. پس از سال 2016 پیش بینی می شود رشد فعالبازار. در منطقه مشخصات فنیانتقال به PHP با مبردهای کربنی انتظار می رود. در عین حال، مصرف هر دو پمپ حرارتی کم و متوسط ​​و پرقدرت افزایش می یابد که به دلیل چشم انداز استفاده از سیستم های بازیابی حرارت فاضلاب است. در پس زمینه افزایش تقاضا، توسعه فعال پایه تولید داخلی آغاز خواهد شد - تعداد تولید کنندگان روسی افزایش می یابد و آنها موقعیت های پیشرو در بازار را اشغال خواهند کرد.

تا سال 2020، حجم بازار PTN ممکن است به 8000 تا 11000 واحد، 460 تا 500 مگاوات برسد. پیش بینی حجم بازار PTN برای سال 2030 - لحظه تکمیل اجرای استراتژی فعلی انرژی روسیه - 11000 - 15000 واحد، 500 - 700 مگاوات.

آنها کمتر و کمتر سود می کنند و ارتباط خود را از دست می دهند. سوزاندن سوخت گاز یا سوخت مایع در دیگهای بخار فشاری بر بودجه وارد می کند که قبلاً هرگز نبوده است. در صورت استفاده می توان به صرفه جویی قابل توجهی دست یافت پمپ های حرارتیبرای گرم کردن خانه آنها بر اساس اصل مصرف انرژی طبیعی رایگان هستند که در همه جا وجود دارد. شما فقط باید آن را بگیرید.

بازگشت سرمایه گذاری

گاز مایع و سوخت دیزل نمی توانند با پمپ های حرارتی از نظر هزینه های عملیاتی و راحتی کار رقابت کنند. برای گرمایش استفاده کنید سوخت جامداتوماسیون سخت است و به نیروی کار زیادی نیاز دارد. برق نوعی انرژی راحت اما گران است. برای اتصال دیگ برقیشما نیاز به یک خط قدرتمند جداگانه دارید. هنوز در شرایط داخلی گاز طبیعیمحبوب ترین و راحت ترین نوع سوخت باقی ماند. اما یک سری معایب دارد:

1. ثبت مجوزها
2. هماهنگی پروژه با مراجع نظارتی و همسایگان.
3. برخی از عملیات درج و اتصال را فقط می توان توسط سازمان های مجاز انجام داد.
4. بررسی دوره ای کنتور.
5. توزیع شبکه محدود و نقاط اتصال از راه دور.
6. هزینه های بالا برای تخمگذار خط تامین.
7. تجهیزات مصرف کننده گاز منبع تهدید بالقوه است و نیاز به کنترل تنظیم شده دارد.

تنها عیب قابل توجه پمپ حرارتی، سرمایه گذاری بالای سرمایه در مرحله خرید تجهیزات و نصب است. قیمت استاندارد سیستم گرمایشبر پمپ حرارتیبا مبدل حرارتی زمین گرمایی شامل هزینه کار مته ها و تجهیزات خاص با نصب است. کیت شامل:

• مجموعه کاوشگر؛
• پروپیلن گلیکول؛
• دیگ گرمایش غیر مستقیم برای آب گرم؛
• تنظیم تجهیزات پمپاژو اتوماسیون

کار توسط پرسنل واجد شرایط انجام می شود ابزار حرفه ای. هزینه های اولیه کمی بالاتر با مزایای جدی متعادل می شوند:

1. سیستم پمپ حرارتی بسیار مقرون به صرفه است که به شما امکان می دهد تنها در چند فصل هزینه های اضافی را جبران کنید.
2. فرصت های زیادی برای اجرای انعطاف پذیر وجود دارد کنترل خودکاربا حداقل نگهداری
3. راحتی استفاده.
4. به دلیل طراحی زیبا و مدرن، برای نصب در مناطق مسکونی مناسب است.
5. خنک کننده محل بر اساس همان مجموعه تجهیزات.
6. هنگام کار برای خنک کننده، علاوه بر حالت عملکرد فعال، امکان استفاده از آن وجود دارد دمای پایینآب و خاک طبیعی برای اجرای حالت غیرفعال بدون مصرف انرژی غیر ضروری.
7. قدرت کم تجهیزات نیازی به گذاشتن کابل برق با بخش بزرگ ندارد.
8. نیازی به مجوز نیست
9. امکان استفاده از سیم کشی موجود وسایل گرمایشی.

برای تولید 1 کیلو وات توان حرارتی کافی است که بیش از 250 وات مصرف نکنید. برای گرم کردن خانه های خصوصی در هر 1 متر مربع. این منطقه فقط 25 وات در ساعت مصرف می کند. و این شامل تامین آب گرم می شود. بهره وری انرژی را می توان با بهبود عایق خانه خود بهبود بخشید.

چگونه کار می کند

یک پمپ حرارتی که اصل کار آن بر اساس چرخه کارنو است، انرژی را نه برای گرم کردن مایع خنک کننده، بلکه برای پمپاژ گرمای خارجی صرف می کند. تکنولوژی جدید نیست. پمپ های حرارتی دهه هاست که در خانه های ما به عنوان بخشی از یخچال کار می کنند. در یخچال، گرما از محفظه به بیرون منتقل می شود. اجرای جدیدترین تاسیسات گرمایشی روند معکوس. با وجود دمای پایین بیرون، انرژی زیادی در آنجا وجود دارد.

به دلیل خاصیت مصرف انرژی در حین تبخیر و آزاد شدن آن در حین تراکم و همچنین افزایش دمای آن در نتیجه فشرده سازی، می توان گرما را از جسم سردتر گرفت و به جسم گرمتر داد. شرایط لازمبرای جوش و تبخیر با تغییر فشار ایجاد می شود. یک مایع با نقطه جوش کم - فریون - به عنوان مایع کار استفاده می شود.

در یک پمپ حرارتی، دگرگونی ها در 4 مرحله رخ می دهد:

1. سیال عامل مایع که کمتر از دمای محیط خنک می شود، از طریق سیم پیچ در تماس با آن به گردش در می آید. مایع گرم شده و تبخیر می شود.
2. گاز توسط کمپرسور فشرده شده و باعث افزایش دمای آن می شود.
3. در کویل داخلی کولر، تراکم اتفاق می افتد و گرما آزاد می شود.
4. مایع از طریق یک دستگاه دریچه گاز عبور می کند تا اختلاف فشار بین کندانسور و اواپراتور حفظ شود.

پیاده سازی عملی

تماس مستقیم اواپراتور و کندانسور با محیط خارجی و داخلی برای سیستم های گرمایش مبتنی بر پمپ های حرارتی معمول نیست. انتقال انرژی در مبدل های حرارتی صورت می گیرد. مایع خنک کننده پمپ شده از طریق مدار خارجی گرما را به اواپراتور سرد منتقل می کند. کندانسور داغ آن را به سیستم گرمایش خانه منتقل می کند.

اثربخشی چنین طرحی به شدت به اختلاف دما بین محیط خارجی و داخلی بستگی دارد. هر چه کوچکتر باشد بهتر است. بنابراین، گرما به ندرت از هوای بیرون گرفته می شود که دمای آن می تواند بسیار پایین باشد.

بر اساس محل مصرف انرژی، انواع تاسیسات زیر متمایز می شوند:

• "آب زیرزمینی"؛
• "آب-آب"؛
• "هوا-آب".

مایعات غیر یخ ایمن به عنوان خنک کننده در سیستم های زمینی و آبی استفاده می شود. ممکن است پروپیلن گلیکول باشد. استفاده از اتیلن گلیکول برای چنین مقاصدی مجاز نیست، زیرا در صورت کاهش فشار سیستم، باعث مسمومیت خاک یا سفره های زیرزمینی می شود.

تاسیسات آب زیرزمینی

در حال حاضر در عمق کم، دمای خاک کمی به شرایط آب و هوایی بستگی دارد، بنابراین خاک یک محیط خارجی موثر است. زیر 5 متر، شرایط در هیچ زمانی از سال تغییر نمی کند. 2 نوع نصب وجود دارد:

• سطح؛
• ژئوترمال.

در مرحله اول، ترانشه های طولانی در منطقه تا عمق کمتر از سطح انجماد حفر می شود. آنها در حلقه ها قرار می گیرند لوله های پلاستیکیبخش جامد و پوشیده از زمین.

در سیستم های زمین گرمایی، تبادل حرارت در عمق، در چاه ها اتفاق می افتد. دمای بالا و ثابت در اعماق زمین اثر اقتصادی خوبی را ارائه می دهد. چاه هایی با عمق 50 تا 100 متر به مقدار مورد نیاز محاسبات در محل حفر می شوند. برای برخی ساختمان ها، 1 چاه ممکن است کافی باشد، برای برخی دیگر، 5 چاه کافی نخواهد بود. پروب های تبادل حرارت به داخل چاه پایین می آیند.

تاسیسات آب به آب

چنین سیستم هایی از انرژی آبی استفاده می کنند که در زمستان در کف رودخانه ها و دریاچه ها یا آب های زیرزمینی یخ نمی زند. بسته به محل تبادل حرارت 2 نوع تاسیسات آب وجود دارد:

• در یک بدن آب؛
• روی اواپراتور

گزینه اول از نظر سرمایه گذاری کم هزینه ترین است. خط لوله به سادگی در ته یک بدنه آبی در نزدیکی فرو رفته و برای جلوگیری از شناور شدن آن به سمت بالا محکم می شود. دومی زمانی استفاده می شود که هیچ آب در مجاورت آن وجود نداشته باشد. آنها در حال حفر 2 حلقه چاه تامین و دریافت هستند. از اولی، آب از طریق مبدل حرارتی به دومی پمپ می شود.

واحدهای هوا به آب

مبدل حرارتی هوا به سادگی در کنار خانه یا روی پشت بام نصب می شود. هوای بیرون از طریق آن پمپ می شود. چنین سیستم هایی کارآمدتر، اما ارزان تر هستند. نصب در مکان های بادگیر به بهبود عملکرد کمک می کند.

خود مونتاژ سیستم

اگر واقعاً می خواهید، می توانید خودتان یک پمپ حرارتی نصب کنید. یک کمپرسور فریون قدرتمند، یک سیم پیچ لوله های مسی، مبدل های حرارتی و غیره خریداری می شود مواد مصرفی. اما ظرافت های زیادی در این کار وجود دارد. آنها نه چندان در انجام کار نصب، بلکه در محاسبه صحیح، پیکربندی و تعادل سیستم هستند.

کافی است خط فریون را برای مایعی که وارد کمپرسور می شود ضعیف انتخاب کنید تا فوراً آن را غیرفعال کنید. مشکلاتی نیز ممکن است با اجرا ایجاد شود تنظیم خودکارعملکرد سیستم.