یکی از محبوب ترین تجهیزات موجود در بازار است تکنولوژی کنترل آب و هواروسیه و کشورهای مستقل مشترک المنافع پمپ های حرارتی هستند. آنها توسط بسیاری از خریدارانی که می خواهند ایجاد کنند ترجیح داده می شوند سیستم موثرسرمایش و گرمایش منازل و ادارات خود، اما تعداد بسیار کمی از افراد اصول عملکرد این فناوری را به خوبی درک می کنند و اغلب حتی از موقعیت هایی که بهتر است از آن استفاده کنند، آگاه نیستند. در این میان چندین سوال اصلی در رابطه با عملکرد سیستم های پمپ حرارتی وجود دارد که درک آنها برای مبتدیان نیز دشوار نخواهد بود.

پمپ های حرارتی چیست؟

این دسته از تجهیزات شامل تجهیزاتی می شود که قادر به استفاده از گرمای حاصل از آن هستند محیطبا استفاده از کمپرسور، دمای مایع خنک کننده را تا حد معینی افزایش دهید و سپس گرما را به یک اتاق خاص منتقل کنید. در عین حال، پمپ های حرارتی می توانند گرما را از هر رسانه ای استخراج کنند و به معنای واقعی کلمه آن را از محیط خارج کنند. بنابراین، پمپ ها قادر به کار با:

• هوای سرد و یخ زده
• آب سرد,
• زمین.

با کاهش دمای مایع خنک کننده، چنین تجهیزات کنترل آب و هوا می توانند به طور موثر هر ساختمان را گرم کنند.

مشخصات فنی پمپ

به طور کلی، نصب پمپ حرارتی، بر خلاف انواع دیگر تجهیزات کنترل آب و هوا در طول کار خود حداقل مقدار برق مصرف می کند. به طور متوسط، او فقط نیاز به مصرف 1 کیلو وات انرژی دارد و این برای تولید 3-6 کیلو وات گرما کافی است. به عبارت دیگر، با استفاده از قدرت 2-3 لامپ معمولی، می توانید به طور موثر فضای زندگی متوسط ​​را در زمستان گرم کنید.. در تابستان، می توان از همان نیرو برای خنک کردن اتاق استفاده کرد: در این حالت، پمپ حرارتی گرما را از هوای اتاق جذب می کند و آن را در جو، زمین یا آب آزاد می کند و خنکی را در هر مکانی ایجاد می کند. اتاق

چه نوع پمپ های حرارتی وجود دارد؟

طیف گسترده ای از تجهیزات در فروش وجود دارد که می تواند در زمینه های مختلف استفاده شود، شامل:

• فضاهای زندگی،
• شرکت های کشاورزی،
• بنگاه های صنعتی،
• اداره مسکن و تاسیسات.

البته واحدهای پمپ حرارتی برای اتاق های مختلف ویژگی های متفاوتی دارندو حتی ممکن است در اندازه متفاوت باشد. در عین حال، پمپ ها قدرت حرارتی متفاوتی دارند (از چند کیلووات تا صدها مگاوات) و همچنین می تواند با مختلف کار کند منابع حرارتی, صرف نظر از حالت تجمع آنها (جامد، مایع یا گاز). با توجه به ویژگی های عملیاتی چنین تجهیزاتی، تاسیسات پمپ حرارتی به انواع زیر تقسیم می شوند:

• آب-آب،
• هوا-آب،
• آب-هوا،
• هوا به هوا،
• آب های زیرزمینی،
• زمین-هوا

همچنین در بازار پمپ های حرارتی هستند که به طور خاص هستند طراحی شده برای کار با گرمای کم درجه. منابع چنین گرمایی حتی ممکن است داشته باشند دمای منفیو پمپ حرارتی در این مورد به عنوان گیرنده گرمای با پتانسیل بالا عمل می کند و حتی دمای بسیار بالا (بیش از 1 هزار درجه) را دریافت می کند. بطور کلی، بر اساس دمایی که نصب در آن کار می کند، به دو دسته تقسیم می شود:

• دمای پایین
• دمای متوسط،
• درجه حرارت بالا.

پارامتر دیگری که توسط آن تاسیسات پمپ حرارتی متمایز می شود به آنها مربوط می شود دستگاه فنیبا توجه به این شاخص، تجهیزات به انواع زیر تقسیم می شوند:

• جذب،
• فشرده سازی بخار

به عنوان یک قاعده، تمام پمپ های حرارتی، صرف نظر از نوع آنها، با آنها کار می کنند انرژی الکتریکیبا این حال، در موارد خاصی می توان آنها را با استفاده از انواع سوخت به انواع دیگر انرژی تغییر داد.با توجه به مشخصات این سوخت و عملکرد خود تجهیزات، واحدهای پمپ حرارتی به انواع زیر تقسیم می شوند:

• دستگاه گرمایشی که از گرمای آب های زیرزمینی استفاده می کند،
• پمپ برای تامین آب گرم، کار با گرمای به دست آمده از مخازن طبیعی،
• واحد تهویه مطبوع که بر روی آب دریا کار می کند،
• واحد تهویه مطبوع با استفاده از هوای بیرون,
• پمپ برای آب گرم کندر استخرهای شنا، فعالیت در فضای باز،
• نصب پمپ حرارتی برای سیستم تامین حرارت که از گرمای تولید شده توسط تجهیزات مهندسی استفاده می کند،
• دستگاهی که با شیر تغذیه می شود - برای خنک کردن شیر و متعاقب آن تامین آب گرم و در مزارع لبنی استفاده می شود.
• نصب برای بازیافت گرمای به دست آمده در نتیجه فرآیندهای تکنولوژیکی, - برای گرم کردن هوای تغذیه ای کار می کند.

همچنین انواع دیگری از این تجهیزات وجود دارد.در عین حال، به عنوان یک قاعده، پمپ های حرارتی از هر نوع به صورت انبوه تولید می شوند، با این حال، تاسیسات منحصر به فرد فردی را می توان طبق پروژه های انحصاری تولید کرد. همچنین می‌توانید پمپ‌های حرارتی آزمایشی، بسیاری از نقشه‌هایی که هنوز اجرا نشده‌اند و نمونه‌های صنعتی آزمایشی از این تجهیزات را بیابید که می‌توانند در برخی اتاق‌های خاص نیز مورد استفاده قرار گیرند.

تمام واحدهای پمپ حرارتی را می توان در یک سیستم واحد ترکیب کرد.این در صورتی ضروری است که چندین واحد از چنین تجهیزاتی در یک مرکز کار می کنند و هم گرما و هم سرما تولید می کنند. ترکیب آنها با هم فقط کارایی آنها را افزایش می دهد و در تأسیسات متوسط ​​یا بزرگ توصیه می شود فوراً برای ایجاد چنین تجهیزات پیچیده برنامه ریزی کنید.

سیستم های تهویه رینگ چیست؟

این سیستم مجهز به پمپ حرارتی می باشد انواع متفاوت، اگرچه معمولاً برای این اهداف از نصب هوا به هوا استفاده می شود. در این مورد، پمپ حرارتی به عنوان تهویه مطبوع عمل می کند: مستقیماً در اتاق خنک شده نصب می شود و قدرت چنین تجهیزاتی مطابق با تعدادی از پارامترها انتخاب می شود. از جمله:

• ویژگی های خود اتاق،
• هدف اتاق،
• تعداد افرادی که در آن هستند،
• تجهیزاتی که در آن نصب شده یا نصب خواهد شد.

واحدهای تهویه مطبوع همیشه برگشت پذیر هستند - هم خنک می شوند و هم گرما تولید می کنند. آنها توسط یک مدار آب مشترک متصل می شوند - خط لوله ای که آب از طریق آن در گردش است و هم منبع و هم گیرنده گرما است. در نتیجه دمای داخل مدار می تواند بین 18-32 درجه در نوسان باشد و از طریق آن است که گرما بین پمپ های حرارتی که هوا را گرم می کنند و بین تجهیزات خنک کننده آن مبادله می شود. اگر نیاز به ایجاد آب و هوا در اتاق های مختلف با ویژگی های مختلف، پمپ های حرارتی به سادگی گرما را از اتاق هایی که دارای مقدار اضافی هستند به اتاق هایی که گرمای کافی وجود ندارد منتقل می کنند. این امکان ایجاد تبادل حرارتی دایره ای بین مناطق مختلف را فراهم می کند و چنین سیستمی بسیار کارآمد و اقتصادی است.

در عین حال، سیستم های حلقه می توانند نه تنها تجهیزات تهویه مطبوع، بلکه سایر تاسیسات را نیز شامل شوند. به خصوص، چنین دستگاه هایی می توانند از گرمای هدر رفته استفاده کنند. در مواردی که نیاز به حرارت نسبتاً زیادی وجود دارد، به عنوان مثال:

• در مکان هایی که جریان شدید فاضلاب وجود دارد: یک پمپ حرارتی آب به آب می تواند به راحتی از گرمای ناشی از آن استفاده کند و آن را با استفاده از یک مدار حلقه برای گرم کردن محل هدایت کند.
• در تاسیسات با تهویه خروجی که هوا را از ساختمان خارج می کند(به شرطی که هوا زیاد نباشد) مقدار زیادناخالصی هایی که عملکرد پمپ حرارتی را مختل می کند: در این مورد، به یک نصب هوا به آب نیاز دارید که گرما را از هوای "غیر ضروری" بازیابی کرده و آن را برای گرم کردن اتاق یا گرم کردن آب منتقل کند.
• در سایت هایی که وجود دارد فاضلاب، و تهویه اگزوز- روی آنها می توان از سیستم های حلقه ای برای حذف گرمای اضافی از مدار آب استفاده کرد (معمولاً این کار فقط در فصل گرم انجام می شود) که باعث کاهش قدرت برج خنک کننده می شود.

در هر شرایطی، سیستم حلقه به شما این امکان را می دهد که از گرما به طور مکرر استفاده کنید و آن را به نیازهای تمام مصرف کنندگان مستقر در ساختمان ارسال کنید و این دقیقاً همان چیزی است که آن را منحصر به فرد می کند، زیرا بازیابی کننده ها و احیاگرهای سنتی توانایی این کار را ندارند.. علاوه بر این، چنین سیستمی از گرما به طور مؤثرتری استفاده می کند، زیرا عملکرد آن به هیچ وجه به دمای هوای ورودی بستگی ندارد. تهویه اجباریو روی دمای تنظیم شده هوایی که وارد محوطه می شود.

در تابستان، یک سیستم حلقه ای که بر اساس سیستم پمپ حرارتی آب به آب کار می کند، قادر است به طور موثر گرمای اضافی را از مدار آب حذف کند، آن را از طریق مصرف کنندگان بازیافت کند: گرمای اضافی به سیستم تامین آب گرم عرضه می شود و معمولاً برای برآوردن تمام نیازهای ساکنان هر اتاق در آب گرم کافی است. چنین سیستمی به ویژه در تأسیسات دارای چندین استخر (خانه های استراحت، هتل ها، مراکز بهداشتی) مؤثر خواهد بود - با کمک آن می توان آب استخرها را خیلی سریع و بدون هزینه اضافی گرم کرد.

آیا سیستم حلقه با سایر سیستم های تجهیزات سازگار است؟

البته بله و اول از همه باید با سیستم تهویه هماهنگ شود.دومی، به ویژه، باید با در نظر گرفتن تمام ویژگی های گرما توسعه یابد تجهیزات پمپاژ، که هوا را مطبوع خواهد کرد. به خصوص، سیستم تهویهاطمینان از گردش هوا در حجم های لازم برای عملکرد پایدار پمپ، بازیابی موثر گرما و حفظ دمای مطلوب در اتاق ضروری است. این قانون باید در همه امکانات رعایت شود، به استثنای برخی که بازیافت در آنها مطلوب نیست - مانند استخرها یا آشپزخانه ها.

در عین حال، مزیت هماهنگی سیستم حلقه با سیستم تهویه این است که دومی در این مورد می تواند طبق طرح ساده تری ساخته شود که هزینه کمتری برای مصرف کننده خواهد داشت. در این حالت پمپ حرارتی هوا را مستقیماً در جایی که نیاز است خنک می کند. این امر مصرف کننده را از نیاز به حمل آن از طریق کانال های هوای طولانی و عایق حرارتی نجات می دهد و چنین سیستمی را از تهویه مطبوع متمرکز فعلی متمایز می کند.

بعلاوه، سیستم های حلقه را می توان با سیستم های گرمایش هماهنگ کرد و حتی گاهی اوقات عملکرد آنها را به طور کامل به عهده گرفت.در چنین شرایطی، یک سیستم گرمایشی مبتنی بر پمپ حرارتی از نظر تجهیزاتی قدرتمندتر و ساده‌تر می‌شود. این امر آن را به ویژه در آب و هوای سرد که نیاز به گرمایش دارد، موثر می کند گرمای بیشتر، به دست آمده از منابع با پتانسیل بالا. علاوه بر این، سیستم حلقه می تواند به طور جدی عملکرد تمام تجهیزات موجود در اتاق را بهینه کند. سیستم های تهویه مطبوع و گرمایش که به طور جداگانه کار می کنند می توانند به طور جدی با یکدیگر تداخل داشته باشند، به خصوص زمانی که هر دو مورد نیاز نباشند. سیستم حلقه این وضعیت را به طور کامل حذف می کند، زیرا همیشه بر اساس وضعیت واقعی میکروکلیمای ایجاد شده در هر اتاق خاص به طور موثر کار می کند. در عین حال، در یک شرکت، چنین تجهیزاتی می توانند نه تنها هوا، بلکه آب را نیز خنک و گرم کنند، و این فرآیند نیازی به انرژی اضافی نخواهد داشت - به طور کلی در تعادل کل تامین گرما گنجانده می شود.

و البته در هر یک از این شرایط، سیستم حلقه کارایی عالی را نشان خواهد داد. در سیستم‌های سنتی، گرما فقط تا حدی استفاده می‌شود و اگر گرمایش موازی با تهویه باشد، به سرعت وارد جو می‌شود، اما سیستم حلقه این مشکل را به طور جامع حل می‌کند و بازیابی گرما را کارآمدتر می‌کند و تلفات آن را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.

چگونه سیستم های پمپ حرارتی را کنترل کنیم؟

به عنوان یک قاعده، این تجهیزات نیازی به نصب تجهیزات گران قیمت ندارد کنترل خودکار، و این یکی دیگر از "اقلام" برای صرفه جویی در آن است. اتوماسیون راحت در اینجا بسیار ساده است و فقط به حفظ دمای تنظیم شده آب در مدار خلاصه می شود. برای این کار، سیستم به سادگی یک بخاری اضافی را به موقع روشن می کند تا آب بیش از حد لازم خنک نشود و یا برج خنک کننده را روشن می کند تا بیش از حد لازم گرم نشود. و این معمولا برای حفظ آب و هوای ایده آل کافی است.

پیاده سازی کنترل خودکاردر این شرایط فقط با چند ترموستات امکان پذیر است.علاوه بر این، این حتی نیازی به شیرهای کنترل دقیق ندارد! دمای آب در حلقه سیستم حلقه می تواند در محدوده وسیعی بدون نیاز به ابزار اضافی برای این کار تغییر کند.

بعلاوه، یک سیستم اتوماسیون جداگانه نیز فرآیند انتقال حرارت توسط پمپ حرارتی به مصرف کننده را تنظیم می کند.در خود تجهیزات تعبیه شده است و یکی از عناصر اصلی سیستم را می توان ترموستات (سنسور دما) در نظر گرفت که مستقیماً در اتاق نصب می شود. این به تنهایی برای کنترل کامل عملکرد نصب پمپ حرارتی کافی است. در عین حال، خود پمپ قادر است تمام مشخصات لازم دمای هوای اتاق را بدون نصب دمپرهای کنترل در سیستم تهویه و شیرهای کنترل در سیستم گرمایش ارائه دهد. این امکان کاهش بیشتر هزینه سیستم حلقه و افزایش قابلیت اطمینان همه را فراهم می کند ارتباطات مهندسیساختمان ها به طور کلی

اصلا یک سیستم پیچیدهکنترل خودکار ممکن است فقط در تأسیسات بزرگی که پمپ های حرارتی بسیاری از انواع مختلف نصب شده اند، که برای تهویه مطبوع، فرآیندهای تکنولوژیکی و بازیابی گرما طراحی شده اند، مورد نیاز باشد. و در چنین شرایطی، نصب این سیستم منطقی است، زیرا به شما امکان می دهد عملکرد هر یک از تجهیزات را بهینه کنید. اما در هنگام نصب آن باید در نظر گرفت که عملکرد یک سیستم حلقه تحت تأثیر تعدادی از عوامل است که حتی اتوماسیون باید آنها را "در نظر بگیرد". در میان آنها:

• دمای آب در مدار, - بر ضریب تبدیل حرارت (نسبت مقدار گرمای عرضه شده به مصرف کننده به مقدار انرژی مصرف شده توسط پمپ حرارتی) تأثیر می گذارد.
• دمای هوای بیرون;
• پارامترهای عملکرد برج خنک کننده- می تواند مقادیر مختلفی از انرژی را برای یک مقدار گرما خرج کند و این بستگی به این دارد شرایط خارجیاز جمله دمای هوا، وجود باد و عوامل دیگر؛
• تعداد پمپ های حرارتی که در سیستم کار می کنند و همچنین توان کل آنها(نسبت توان تجهیزاتی که گرما را از مدار آب می گیرند و توان تاسیساتی که آن را در مدار رها می کنند).

آیا نمونه های موفقی از استفاده از سیستم های حلقه وجود دارد؟

از این نمونه‌ها بسیار زیاد است، اما دو مورد زیر را می‌توان «کتاب درسی» در نظر گرفت.

اولین مورد بازسازی مدرسه متوسطه شماره 2 در Ust-Labinsk است. تمام استانداردها در این ساختمان رعایت شد الزامات بهداشتیبرای دستیابی به حداکثر راحتی برای کودکانی که در این موسسه تحصیل خواهند کرد. مطابق با این الزامات، ویژه سیستم آب و هواکه قابلیت کنترل فصلی دما، رطوبت و جریان هوای تازه را دارد. در همان زمان، مهندسان تمام تلاش خود را انجام دادند تا اطمینان حاصل شود که هر کلاس دارای کنترل میکروکلیمای فردی است و تنها یک سیستم حلقه می تواند با ارائه چنین کنترلی مقابله کند. او اجازه داد:

• کاهش قابل توجه هزینه های گرمایش برای کل ساختمان،
• حل مشکل از آب سرددر یک نیروگاه گرمایشی واقع در محل مدرسه.

این سیستم از بیش از 50 پمپ حرارتی Climatemaster (ایالات متحده آمریکا) و یک برج خنک کننده مونتاژ شده است.. گرمای اضافی را از نیروگاه گرمایش دریافت می کند و توسط اتوماسیون کنترل می شود که به طور مستقل حفظ می شود شرایط راحتبرای آموزش کودکان و در عین حال به صرفه ترین کار ممکن. به لطف او است که عملکرد سیستم حلقه حتی در شدیدترین موارد زمان زمستانکاهش هزینه های گرمایش ماهانه را به 9.8 هزار روبل امکان پذیر کرد: قبل از ارتقاء سیستم، هر ماه مدرسه 18 هزار و 440 روبل برای گرم کردن 2.5 هزار متر مربع هزینه می کرد. متر و این در حالی است که پس از نوسازی، مساحت گرمایش مدرسه نیز افزایش یافت که به 3 هزار متر مربع رسید. متر

پروژه دوم در سال اجرا شد روستاهای کلبه ایمنطقه مسکو. مشکلات در ساخت چنین شهرک هایی اغلب به این دلیل بود که زیرساخت ها در این مناطق اجازه ساخت خانه های جدید را نمی داد، زیرا نه لوله های آب و نه برق شبکه، و نه پست های ترانسفورماتور به سادگی نمی توانند با بارهای افزایش یافته مقابله کنند. در همان زمان، در پست های قدیمی به طور مداوم قطعی در منبع تغذیه، قطع شدن سیم های قدیمی و حوادث مختلف وجود داشت، بنابراین در روستاهای واقع در چنین مناطقی، لازم بود بلافاصله از یک منبع تغذیه مستقل مراقبت شود.

بر این اساس، مهندسان نیاز به ایجاد طرحی داشتند که ارائه دهد کلبه دو طبقه، دارای چندین اتاق با برق و گرما. مساحت استاندارد چنین خانه ای 200 متر مربع بود. متر، و فقط برق و آب آرتزین به آن عرضه می شد، هیچ ارتباط دیگری وجود نداشت.

مهندسان اولین قدم را در جهت بهره وری انرژی برداشتند - پنل های خورشیدی در کلبه نصب شد و ماژول های فتوولتائیک در پشت خانه نصب شدند که همچنین با انرژی خورشیدی تغذیه می شوند و قدرت 3.5 کیلو وات دارند. این قدرت برای شارژ مجدد کافی بود باتری ها، که متعاقباً برق خود خانه و سیستم گرمایشی آن را تامین کرد. بر این اساس، برق برای خانواده ای که در چنین کلبه ای زندگی می کرد رایگان بود، به این معنی بودجه خانوادههزینه های آن می تواند خط کشیده شود. در نتیجه هزینه نصب باتری باید در کمتر از 10 سال جبران شود و پس از آن نیازی به تخصیص بودجه نخواهد بود.

برای گرم کردن کلبه از یک پمپ حرارتی زمین گرمایی مبتنی بر پمپ آب به آب استفاده شد. این نه تنها برای گرم کردن اتاق ها با استفاده از باتری های رادیاتور، بلکه برای تولید نیز در نظر گرفته شده بود آب گرم. مداری که گرمای کم درجه را به پمپ می رساند، یعنی معمولی لوله پلی اتیلن 800 متر طول و 32 میلی متر قطر - در خود سایت (در عمق 2 متر) گذاشته شده است. نصب چنین سیستمی (برق + گرمایش) 40 هزار دلار هزینه دارد و با توجه به اینکه در آینده مالک مجبور نخواهد بود برای پرداخت هزینه کند. خدمات رفاهی، عرضه شده به صورت متمرکز، او فقط از این سود برد.

کجا می توان از سیستم های حلقه استفاده کرد؟

به طور کلی، همه مثال ها نشان می دهد که چنین است واحدهای پمپ حرارتی را می توان در مکان های مختلف نصب کرد. از جمله موارد اصلی عبارتند از:

• ساختمان های اداری،
• موسسات پزشکی و بهداشتی،
• ساختمان های عمومی,
• موسسات آموزشی،
• خانه های تعطیلات و هتل ها،
• مجموعه های ورزشی،
• بنگاه های صنعتی،
• امکانات تفریحی.

علاوه بر این، در هر تجسمی، سیستم حلقه انعطاف پذیر را می توان به راحتی با نیازهای یک اتاق خاص تنظیم کرد و در طیف گسترده ای از گزینه ها نصب کرد.

برای نصب آن، مهندسان باید تعدادی از تفاوت های ظریف را در نظر بگیرند:

• نیاز به سرما و گرما در یک مرکز خاص،
• تعداد افرادی که در داخل خانه هستند،
• منابع حرارتی احتمالی در ساختمان،
• سینک های حرارتی احتمالی،
• ویژگی های از دست دادن گرما و افزایش گرما

پس از این کار از بهترین منابع حرارتی در خود سیستم استفاده می شود و کل قدرت پمپ های حرارتی باید تنظیم شود تا بیش از حد نباشد.

به طور کلی، گزینه ایده آلبرای هر تأسیساتی، کارشناسان نصب تجهیزات پمپ حرارتی را در نظر می گیرند که از محیط هم به عنوان منبع گرما و هم به عنوان گیرنده گرما استفاده می کند. در عین حال، کل سیستم باید از نظر گرما متعادل باشد، صرف نظر از قدرت منابع گرما و گیرنده ها - آنها می توانند متفاوت باشند، زیرا نسبت آنها با تغییر شرایط عملکرد سیستم تغییر می کند. با این حال، آنها باید با یکدیگر سازگار باشند.

اگر این پارامترها به درستی در نظر گرفته شوند، سیستم حلقه به طور موثر برای گرمایش و سرمایش، با استفاده از تمام گرمای "اضافی" کار خواهد کرد. و استفاده از یک چنین سیستم به جای چند سیستم نه تنها یک آب و هوای ایده آل برای داخل ساختمان ایجاد می کند، بلکه از نظر سرمایه و هزینه های عملیاتی نیز بسیار موثر و سودآور خواهد بود.

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. استفاده از سوخت جامد برای گرمایش به طور خودکار دشوار است و نیاز به نیروی کار زیادی دارد. برق نوعی انرژی راحت اما گران است. برای اتصال دیگ برقیشما نیاز به یک خط قدرتمند جداگانه دارید. تا به حال، در شرایط خانگی، گاز طبیعی محبوب ترین و راحت ترین نوع سوخت باقی مانده است. 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 سیستم گرمایش استاندارد مبتنی بر پمپ حرارتی با مبدل حرارتی زمین گرمایی شامل هزینه کار مته ها و تجهیزات خاص با نصب می باشد. کیت شامل:

• مجموعه کاوشگر؛
• پروپیلن گلیکول؛
• دیگ گرمایش غیر مستقیم برای آب گرم؛
• مجموعه ای از تجهیزات پمپاژ و 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 پیاده سازی کنترل خودکار انعطاف پذیر با حداقل نگهداری وجود دارد.
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 حرارتیآنها ده ها سال است 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 کارایی کمتری دارند، 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 چندان در اجرا نیستند کار نصب، چقدر در محاسبه صحیح، پیکربندی و تعادل سیستم نقش دارد.

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.

دکترای علوم فنی V.E. بلیایف، طراح ارشد OMKB Gorizont،
دکترای علوم فنی مانند. کوسوی، معاون طراح توربین های گاز صنعتی،
طراح ارشد پروژه،
Ph.D. 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.

تجزیه و 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 مرتبط است:

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

♦ وجود منابع قدرتمند گرمای کم درجه (آب های زیرزمینی، رودخانه ها و دریاچه ها، انتشارات حرارتی از شرکت ها، ساختمان ها و سازه ها)؛

♦ محدودیت های روزافزون در استفاده از گاز طبیعی (NG) برای تاسیسات تولید 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. خواص ترموفیزیکی بالا، به لطف آن بیشتر اقلام گران قیمت HPU (کندانسور و اواپراتور) فشرده و ارزان می شود.

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

واک تولید شیمیایی، خشک کردن و غیره با انتقال گرمای اتلاف به مصرف کننده گرما.

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

نمودار شماتیکعملکرد HPI بر روی بخار آب و ویژگی های طراحی آن

در شکل شکل 1 یک نمودار شماتیک از عملکرد یک HPI در هنگام استفاده از بخار آب (R718) به عنوان سیال کار نشان می دهد.

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.

♦ کار کرد طراحی قابل اعتمادیاتاقان های ساده کمپرسور روی آب.

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 یک 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.

HPP به عنوان منبع جایگزین آب گرم خانگی برای مصرف کنندگان گرمایش منطقه ای V 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 حرارت 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 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 فوق گرمای اتلاف برای تامین آب گرم با استفاده از سیستم دو واحد گرمایش (بر روی فرون و بخار آب، شکل 4) تقریباً 100٪ جبران خسارت حدود 5 هزار را می دهد. مگاوات گرما در طول دوره گرمایش (بر این اساس، صرفه جویی در مقدار زیادی از GHG، کاهش انتشار حرارتی و مضر در 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 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 فصل گرما به عنوان منبع بخار با دمای پایین از خروجی توربین های گرمایشی استفاده می شوند (گذرگاه تهویه قسمت کم فشار (LPP) ). 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) HPI-2)، بر این اساس، دمای تراکم (اشباع) بخار را کاهش می دهد و کندانسور توربین 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 MWTE (انتقال شده توسط دیگ های آب پیک) با کمک TNU-2 CHPP های نصب شده اضافی در طول دوره گرمایش در منطقه مسکو است. 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 توجه به سطح بسیار پایین اختلاف دما در HPI (~15 درجه سانتیگراد بین منبع دمای پایین و دمای آب شبکه برگشتی)، ضریب تبدیل HPI-2 حتی بیشتر از (kHPU ~6.8) خواهد بود. برای HPI-1. 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 NTS 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.

سوال 26. استفاده مفیدمنابع انرژی کم پتانسیل واحدهای پمپ حرارتی

اخیراً یک فرصت واقعی برای حل مسائل مربوط به تأمین انرژی یکپارچه برای شرکت‌های صنعتی به روشی اساسی جدید با استفاده از پمپ‌های حرارتی که از انتشار گازهای گلخانه‌ای کم پتانسیل برای تولید همزمان گرما و سرما استفاده می‌کنند، پدید آمده است. تولید همزمان این حامل های انرژی با استفاده از پمپ های حرارتی تقریباً همیشه کارآمدتر از تولید جداگانه گرما و سرما در تاسیسات سنتی است، زیرا در این حالت از تلفات برگشت ناپذیر چرخه تبرید برای تولید گرمای داده شده به مصرف کننده استفاده می شود.

در تاسیسات پمپ حرارتی، دمای فرستنده حرارتی برابر یا کمی بالاتر از دمای محیط است و دمای گیرنده گرما به طور قابل توجهی بالاتر از دمای محیط است، یعنی. T n > T o. پمپ های حرارتی دستگاه هایی هستند که انرژی را به شکل گرما از سطح دمای پایین تر به دمای بالاتر لازم برای تامین گرما منتقل می کنند. هدف اصلی این تاسیسات استفاده از گرما از منابع کم پتانسیل، به عنوان مثال، محیط زیست است.

در حال حاضر، سه گروه اصلی از پمپ های حرارتی توسعه یافته و در حال استفاده هستند: فشرده سازی (بخار). جت (نوع اجکتور)؛ جذب

پمپ های حرارتی تراکمیبرای تامین گرمای ساختمان های فردی یا گروهی از ساختمان ها و همچنین برای تامین گرمای کارگاه ها یا تاسیسات صنعتی فردی استفاده می شود.

فریون ها معمولاً به عنوان عامل کار در تاسیسات پمپ حرارتی استفاده می شوند.

شکل 4 یک نمودار شماتیک از پمپ حرارتی فشرده سازی بخار ایده آل را نشان می دهد. گرمای موجود با پتانسیل پایین در دمای Tn به اواپراتور I عرضه می شود. بخارات عامل کار از اواپراتور I به کمپرسور II در حالت 1 وارد می شود و تا فشار pk و دمای اشباع مربوطه Tk فشرده می شود. در حالت 2، بخارات فشرده عامل کار وارد کندانسور III می شود، جایی که گرما را به خنک کننده سیستم گرمایش منتقل می کند. در کندانسور، بخارات عامل کار متراکم می شود. از کندانسور، عامل کار به شکل مایع وارد منبسط کننده IV می شود (دستگاهی که در آن انبساط سیال عامل، تولید شده همراه با خنک شدن، با کامل شدن اتفاق می افتد. کار مفید، جایی که عامل کار از فشار p k به فشار p o منبسط می شود که با کاهش دما و انتقال حرارت همراه است. از منبسط کننده، عامل کار وارد اواپراتور I می شود و سیکل بسته می شود.

مدار پمپ های حرارتی که در یک سیکل بسته کار می کنند اساساً با مدار پمپ های فشرده سازی بخار تفاوتی ندارد. واحدهای برودتی. با این حال، اتصال مصرف کنندگان به روش های مختلف انجام می شود. در مدارهای تبرید مصرف کننده سرد به اواپراتور و در مدارهای پمپ حرارتی مصرف کننده حرارت به کندانسور متصل می شود.

پمپ های حرارتی متعلق به واحدهای تبدیل حرارت هستند که شامل واحدهای تبرید (120 K)، برودتی (= 0...120 K) و ترکیبی ( , ) می باشد. همه این تاسیسات بر روی چرخه های ترمودینامیکی معکوس کار می کنند که در آنها هزینه ای صرف می شود کار خارجیانرژی حرارتی از اجسام با دمای پایین (فرستنده‌های گرما) به اجسام با دمای بالا (گیرنده‌های گرما) منتقل می‌شود. اما اگر وظیفه تاسیسات برودتی و برودتی خنک کردن اجسام و حفظ دمای پایین در داخل باشد اتاق تبرید، یعنی حذف گرما، پس وظیفه اصلی پمپ های حرارتی تامین گرما به منبعی با دمای بالا با استفاده از انرژی حرارتی با دمای پایین است. در این حالت، مزیت این است که مقدار گرمای با دمای بالا به دست آمده می تواند چندین برابر بیشتر از کار صرف شده باشد.

ترانسفورماتور حرارتی می تواند به طور همزمان به عنوان یک واحد تبرید و پمپ حرارتی کار کند. در همان زمان T n< Т о и Т н >که این فرآیند ترکیبی نامیده می شود. در یک فرآیند ترکیبی گرما و سرما به طور همزمان تولید می شوند - محیط A خنک و محیط B گرم می شود.بنابراین در واحدهای تبرید اجسامی که دمای آنها کمتر از دمای محیط است به طور مصنوعی خنک می شوند. تاسیسات پمپ حرارتی از گرمای محیط یا سایر رسانه های کم پتانسیل برای تامین گرما استفاده می کنند.

چرخه های ایده آل تاسیسات کارنوتبدیل گرما در شکل 5 ارائه شده است.

راندمان ماشین های تبرید (اثر مفید، مقدار گرمای گرفته شده از خنک کننده سردتر است) با ضریب تبرید ارزیابی می شود. برای یک پمپ حرارتی، از مفهوم ضریب تبدیل استفاده می شود (اثر مفید، مقدار گرمای منتقل شده به خنک کننده گرم شده) یا ضریب گرمایش، یعنی مقدار گرمای دریافتی در واحد کار صرف شده

, ,

, .

برای پمپ های حرارتی واقعی = 2 - 5.

یک نصب واقعی دارای تلفات ناشی از برگشت ناپذیری فرآیندهای فشرده سازی (داخلی) و انتقال حرارت (خارجی) است. برگشت ناپذیری داخلی به دلیل ویسکوزیته مبرد و آزاد شدن گرمای اصطکاک داخلی در حین تراکم در کمپرسور است (آنتروپی افزایش می یابد). کار واقعی فشرده سازی، جایی که کار ایده آل در یک فرآیند برگشت پذیر است. - راندمان داخلی نسبی کمپرسور؛ - راندمان الکترومکانیکی درایو.

برگشت ناپذیری خارجی با نیاز به وجود اختلاف دما برای رخ دادن انتقال حرارت توضیح داده می شود که با مساحت سطح انتقال حرارت در یک جریان حرارتی معین تنظیم می شود (تعیین می شود).

از همین رو ،

که در آن، به ترتیب دما در اواپراتور و کندانسور نصب است.

پمپ های حرارتی جت از نوع اجکتوریدر حال حاضر به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. بخار پرفشار وارد دستگاه جت می شود و با استفاده از انرژی جریان کار، جریان تزریق شده فشرده می شود. مخلوطی از دو جریان از دستگاه خارج می شود. بنابراین، با فشرده شدن بخار تزریق شده، دمای آن به طور همزمان افزایش می یابد. سپس جریان بخار فشرده از محل نصب خارج می شود.

بخار پرفشار با پارامترهای p p و T p وارد دستگاه جت می شود (شکل 6). با استفاده از انرژی جریان کاری، جریان تزریق شده با پارامترها فشرده می شود pHو Tn. مخلوطی از جریان ها با پارامترها از دستگاه خارج می شود r sو تی اس.بنابراین، هنگامی که بخار تزریق شده فشرده می شود، دمای آن (و بنابراین آنتالپی آن) به طور همزمان افزایش می یابد. سپس جریان بخار فشرده از محل نصب خارج می شود. نرخ افزایش فشار r s / r nدر چنین دستگاه هایی که جت کمپرسور نامیده می شود، نسبتاً کوچک است و در محدوده 1.2 قرار دارد ≤ r s / r n≤ 4.

پمپ های حرارتی جت در حال حاضر به دلیل سهولت نگهداری، فشرده بودن و عدم وجود عناصر گران قیمت، رایج ترین هستند.

پمپ های حرارتی جذبیکار بر روی اصل جذب بخار آب توسط محلول های آبی قلیایی ها (NaOH، KOH). فرآیند جذب بخار آب به صورت گرمازا رخ می دهد، یعنی. با انتشار گرما این گرما برای گرم کردن محلول تا دمایی به طور قابل توجهی بالاتر از دمای بخار جذب شده صرف می شود. محلول قلیایی گرم شده در خروجی جاذب به یک اواپراتور سطحی فرستاده می شود، جایی که بخار ثانویه با فشار بالاتری نسبت به بخار اولیه وارد شده به جاذب تولید می شود. بنابراین، در پمپ های حرارتی جذبی فرآیند تولید بخار می شود فشار خون بالابا استفاده از گرمای تامین شده از خارج انجام می شود.

نمودار شماتیک یک پمپ حرارتی جذبی در شکل 7 نشان داده شده است.

به عنوان ماده کار در پمپ های حرارتی جذبی، از محلول دو ماده (مخلوط دوتایی) استفاده می شود که نقطه جوش آن در فشار یکسان متفاوت است. یک ماده ماده دوم را که عامل کار است جذب و حل می کند. چرخه عملکرد یک پمپ حرارتی جذبی به شرح زیر است. در اواپراتور 3، گرمای با پتانسیل کم در دمای T o از طریق دیواره های مبدل حرارتی به محلول دوتایی عرضه می شود. گرمای عرضه شده تبخیر عامل کار را از مخلوط دوتایی در فشار p o تضمین می کند. بخارات حاصل از عامل کار از اواپراتور از طریق خط لوله وارد جاذب 2 می شود، جایی که توسط حلال (جاذب) جذب می شود و گرمای جذب Qa آزاد می شود. محلول مایع قوی تشکیل شده در جاذب توسط پمپ 1 به ژنراتور 6 عرضه می شود. گرمای Qg به ژنراتور عرضه می شود که صرف تبخیر عامل کار در فشار بالا pk و در نتیجه دمای بالا Tk می شود. هنگام تبخیر بالاتر از سطح محلول، بخارات عامل کار تشکیل می شود و خود محلول ضعیف می شود. یک محلول ضعیف از طریق خط لوله به جاذب 2 فرستاده می شود و فشار در شیر ترموستاتیک کمکی 7 را به فشار در اواپراتور p o کاهش می دهد. بخارات عامل کار تشکیل شده در ژنراتور وارد کندانسور 5 می شود، جایی که گرمای چگالش Q to از طریق دیواره تقسیم با دمای بالا به T تا آزاد می شود. عامل کار متراکم شده در کندانسور فشار در شیر ترموستاتیک را از p به p o کاهش می دهد. ، که با آن وارد اواپراتور می شود. سپس این روند تکرار می شود.

عملکرد یک پمپ حرارتی جذب ایده آل با معادله تعادل حرارتی زیر مشخص می شود:

جایی که Q n- مقدار گرمای کم پتانسیل عرضه شده به اواپراتور؛

Q g -مقدار گرمای بالقوه بالایی که به ژنراتور عرضه می شود.

پرسش ما -حرارت معادل عملکرد پمپ؛

س به- مقدار حرارت با پتانسیل بالا حذف شده در کندانسور؛

س الف -مقدار گرمای کم پتانسیل حذف شده در جاذب.

عامل کار معمولا آب و جاذب لیتیوم بروماید است.

برای پالایشگاه های شیمیایی، پتروشیمی و نفت که دارای حجم زیادی آب برای واحدهای فرآیند خنک کننده هستند که دمای آنها در بازه 20 تا 50 درجه سانتی گراد است، استفاده از پمپ های حرارتی لیتیوم بروماید جذبی ضروری است. زمان تابستاندر حالت خنک کننده آب در گردش عمل می کند و در زمستان از گرمای هدر رفته آب در گردش برای تولید آب گرم برای گرم کردن کارگاه ها استفاده می شود. جدول 6 پارامترهای جذب پمپ حرارتی لیتیوم بروماید (ABTH) را نشان می دهد.

پمپ های حرارتی جذبی دارند بازدهی بالا، آنها قطعات متحرک ندارند، تجهیزات را می توان به راحتی ساخت. با این حال، پمپ های جذب نیاز به مصرف فلز خاصی دارند که باعث حجیم شدن آنها می شود. امکان خوردگی فلز مستلزم ساخت تجهیزات از فولاد آلیاژی است. بنابراین پمپ های حرارتی جذبی در صنعت کاربرد زیادی ندارند.

جدول 6

پارامترهای ABTN

عوامل کار و خنک کننده ها (خنک کننده ها)

در ترانسفورماتورهای حرارتی

برای انجام فرآیندها در ترانسفورماتورهای حرارتی، از مواد کاری (عوامل) استفاده می شود که دارای خواص ترمودینامیکی و فیزیکوشیمیایی لازم هستند. آنها می توانند همگن یا مخلوطی از چندین، معمولاً دو ماده باشند. در اکثر ترانسفورماتورهای حرارتی، مواد در حال کار تحت تبدیل فاز قرار می گیرند. در حال حاضر از مواد زیر در ترانسفورماتورهای حرارتی استفاده می شود:

الف) مبردها - موادی که دارند فشار جونقطه جوش کم از 80+ تا 130- درجه سانتیگراد. مبردهایی با نقطه جوش 80+ تا 30- درجه سانتیگراد معمولاً در تاسیسات پمپ حرارتی و با نقطه جوش کمتر از 0 تا 130- درجه سانتیگراد در تاسیسات سرد متوسط ​​استفاده می شوند.

ب) گازها و مخلوط های گازی (همچنین هوا) با نقطه جوش کم.

ج) عوامل کار و جاذب گیاهان جذب.

د) آب مورد استفاده به روش خود خواص ترموفیزیکیدر واحدهای تبرید که دمای منبع حرارتی پایین تر از 0 درجه سانتیگراد است، به عنوان مثال برای تهویه مطبوع.

برای صرفه جویی و کار ایمنترانسفورماتورهای حرارتی، مبردها باید شرایط زیر را داشته باشند:

الف) دارای فشار اضافی کم در دمای جوش و تراکم، عملکرد حرارتی بالای 1 کیلوگرم عامل، حجم ویژه بخار کوچک (برای کمپرسورهای پیستونی)، ظرفیت حرارتی کم مایع و هدایت حرارتی و ضرایب انتقال حرارت بالا. ;

ب) ویسکوزیته پایینی داشته باشد، احتمالاً دمای انجماد کمتری دارد و در روغن حل نمی شود (برای کمپرسورهای پیستونی).

ج) از نظر شیمیایی مقاوم باشد، غیر قابل اشتعال، غیر قابل انفجار باشد و باعث خوردگی فلزات نشود.

د) برای بدن انسان بی ضرر باشد.

ه) غیر کمیاب و ارزان باشد.

عوامل کار واحدهای تبرید گازی باید دارای کم باشد دمای معمولیجوش، ویسکوزیته کم، هدایت حرارتی بالا و ظرفیت حرارتی Cp، کمی به دما و فشار بستگی دارد.

عوامل کار گیاهان جاذب علاوه بر تامین نیازهای فوق، باید در ترکیب با جاذب های مناسب به خوبی جذب و دفع شوند.

بازده اقتصادی استفاده از پمپ های حرارتی به موارد زیر بستگی دارد:

دمای یک منبع انرژی حرارتی کم پتانسیل بالاتر خواهد بود، هر چه دمای آن بالاتر باشد.

هزینه های برق در منطقه؛

هزینه انرژی حرارتی تولید شده با استفاده از انواع سوخت.

استفاده از پمپ های حرارتی به جای منابع انرژی حرارتی که به طور سنتی مورد استفاده قرار می گیرد به دلیل اقتصادی مفید است:

نیازی به خرید، حمل و نقل، ذخیره سازی سوخت و هزینه وجوه مربوط به آن نیست.

آزادسازی منطقه قابل توجهی که برای قرار دادن دیگ بخار، جاده های دسترسی و انبار سوخت لازم است.

بیشترین پتانسیل صرفه جویی در انرژی در بخش تامین حرارت است: 40 تا 50 درصد از کل گرمای مصرفی کشور. تجهیزات نیروگاه های حرارتی موجود از نظر فیزیکی و اخلاقی فرسوده هستند، با مصرف بیش از حد سوخت کار می کنند. شبکه گرمایشمنبع تلفات انرژی بزرگ هستند، منابع گرمایی کوچک با راندمان انرژی پایین، درجه بالایی از آلودگی زیست محیطی، افزایش هزینه های واحد و هزینه های نیروی کار برای نگهداری مشخص می شوند.

TNU این فرصت را فراهم می کند:

1) طول شبکه های گرمایش را به حداقل برسانید (نزدیک کنید قدرت حرارتیبه مکان های مصرف)؛

2) دریافت 3 - 8 کیلو وات انرژی حرارتی معادل در سیستم های گرمایشی (بسته به دمای منبع کم پتانسیل، در حالی که 1 کیلو وات برق مصرف می شود).

تا به امروز مقیاس اجرای پمپ های حرارتی در جهان به شرح زیر است:

در سوئد 50% گرمایش توسط پمپ های حرارتی تامین می شود. تنها در سال های اخیر، بیش از 100 ایستگاه پمپ حرارتی (از 5 تا 80 مگاوات) راه اندازی شده است.

در آلمان، یارانه دولتی برای نصب پمپ های حرارتی به میزان 400 مارک برای هر کیلووات ظرفیت نصب شده ارائه می شود.

در ژاپن سالانه حدود 3 میلیون پمپ حرارتی تولید می شود.

در ایالات متحده آمریکا، 30٪ از ساختمان های مسکونی مجهز به پمپ های حرارتی هستند، سالانه حدود 1 میلیون پمپ حرارتی تولید می شود.

در استکهلم، 12 درصد از کل گرمایش شهر توسط پمپ های حرارتی با ظرفیت کل 320 مگاوات، با استفاده از دریای بالتیک با دمای + 8 درجه سانتی گراد به عنوان منبع گرما تامین می شود.

در جهان، طبق پیش‌بینی‌های کمیته جهانی انرژی، تا سال 2020 سهم پمپ‌های حرارتی در تامین حرارت (تولید آب و برق) به 75 درصد خواهد رسید.

دلایل تشخیص انبوه پمپ های حرارتی به شرح زیر است:

مقرون به صرفه. برای انتقال 1 کیلووات انرژی حرارتی به سیستم گرمایشی، پمپ حرارتی تنها به 0.2 - 0.35 کیلو وات برق نیاز دارد.

پاکیزگی زیست محیطی پمپ حرارتی سوخت را نمی سوزاند و انتشارات مضر در جو ایجاد نمی کند.

حداقل تعمیر و نگهداری . پمپ های حرارتی دارای عمر طولانی تا تعمیرات اساسی(تا 10 - 15 فصل گرما) و کاملاً خودکار عمل می کند. تعمیر و نگهداری تاسیسات شامل بازرسی فنی فصلی و نظارت دوره ای بر شرایط عملیاتی می باشد. برای راه اندازی یک ایستگاه پمپ حرارتی با ظرفیت حداکثر 10 مگاوات، بیش از یک اپراتور در هر شیفت مورد نیاز نیست.

سازگاری آسان با سیستم تامین حرارت موجود؛

دوره بازپرداخت کوتاه . با توجه به هزینه کم گرمای تولید شده، یک پمپ حرارتی به طور متوسط ​​بین 1.5 تا 2 سال (2 تا 3 فصل گرمایش) هزینه خود را پرداخت می کند.

اکنون دو جهت توسعه HPI وجود دارد:

ایستگاه های پمپ حرارتی بزرگ (HPS) برای تامین حرارت متمرکز، از جمله HPS فشرده سازی بخار و پیک دیگهای آب گرم، در دمای پایین هوا استفاده می شود. توان برق (مصرف) نیروگاه 20 - 30 مگاوات، توان حرارتی 110 - 125 مگاوات است. در مقایسه با دیگ بخارهای معمولی، 20 تا 30 درصد صرفه جویی در سوخت حاصل می شود، آلودگی هوا کاهش می یابد (بدون دیگ بخار!).

تامین حرارت انفرادی غیرمتمرکز (پمپ‌های حرارتی کم‌مصرف بخار و پمپ‌های حرارتی نیمه هادی ترموالکتریک). صرفه جویی در مصرف سوخت در مقایسه با دیگ خانه های کوچک 10 تا 20 درصد است. یخچال احتمالی همراه با بالا هزینه های خاصسوخت، سرمایه گذاری سرمایه و هزینه های نیروی کار.

پمپ حرارتی یک سیستم گرمایشی کامل است که قادر به گرم کردن است یک خانه شخصیبدتر از گرمایش سنتی که به آن عادت کرده ایم نیست. واضح است که برای راه اندازی پمپ ابتدا باید آن را به درستی نصب کنید.

تمام پمپ های حرارتی بسته به اینکه از چه منبع طبیعی گرما می گیرند، به سه نوع اصلی تقسیم می شوند: آب زیرزمینی، آب-آب، هوا-آب.

نصب هر یک از این انواع تفاوت های ظریف و ویژگی های خاص خود را دارد. - کافی طراحی پیچیدهو نصب آن یک فرآیند کار فشرده است که باید با مسئولیت زیادی به آن نزدیک شد. در این مقاله به مواردی که باید در نصب انواع پمپ های حرارتی توجه کنید، خواهیم پرداخت.

قوانین نصب پمپ حرارتی آب زیرزمینی

طرح عملکرد پمپ سیستم آب زیرزمینی (برای بزرگنمایی کلیک کنید)

خاک منبع گرما است. با 5 متر رفتن به زمین، می توانید ببینید که دمای آنجا تقریباً یکسان است کل سال(در اکثر مناطق روسیه - 8-10 درجه سانتیگراد).

با تشکر از این، گرمایش بسیار کارآمد خواهد بود. این سیستم به شرح زیر عمل می کند: یک مبدل حرارتی زمینی که در زمین قرار دارد، انرژی را جمع آوری می کند، که در مایع خنک کننده جمع می شود، پس از آن به پمپ حرارتی حرکت می کند و به عقب باز می گردد.

نمودار عملکرد پمپ سیستم آب-آب (برای بزرگنمایی کلیک کنید)

مقداری از انرژی ساطع شده از خورشید در زیر آب به خصوص در ستون آب باقی می ماند. لوله های مخصوصی که با بار سنگین شده اند در انتهای مخزن یا در خاک پایین قرار می گیرند.

دمای بالای مایع خنک کننده در دوره زمستانیراندمان و انتقال حرارت بیشتر را فراهم می کند.اما، افسوس، برای نصب در خانه های خصوصی مناسب نیست.

کم و بیش برای خانه های کوچکگزینه با چاه مناسب است. یک پمپ مخصوص آب را از چاه به اواپراتور پمپ می کند و پس از آن آب به چاه دیگری که در پایین دست قرار دارد تخلیه می شود و به عمق 15 متر در لایه زیرزمینی عمیق می شود.

مشاوره تخصصی:قبل از استفاده از سیستم آب-آب باید از ورود زباله به اواپراتور جلوگیری کرد و از زنگ زدگی محافظت کرد و همچنین فیلتر نصب کرد. اگر آب غنی از نمک باشد، نصب یک مبدل حرارتی میانی با گردش آب تمیز یا ضد یخ در آن الزامی است.

با این حال، اگر آب چاه ضعیف باشد، ممکن است سیلاب کوچک و سیلابی شدن پمپ وجود داشته باشد.

قوانین نصب پمپ حرارتی هوا و آب

نمودار عملکرد پمپ سیستم هوا و آب (برای بزرگنمایی کلیک کنید)

محبوبیت کمتری نسبت به آب های زیرزمینی به دلیل این واقعیت است که در زمستان استخراج گرمای کافی از هوا غیرممکن است. -20 درجه سانتیگراد حد کارکرد پمپ حرارتی است که پس از آن مولد حرارت اضافی وارد عمل می شود.

نمودارهای نصب اولیه:

1. سازه های مونوبلوک در داخل خانه نصب می شوند، تمام تجهیزات در یک ساختمان مونتاژ می شوند.یک مجرای هوای انعطاف پذیر مکانیسم را به خیابان متصل می کند. مونو بلوک های خارجی نیز تولید می شوند.
2. فناوری اسپلیت شامل دو بلوک متصل به یکدیگر است.

یکی در خیابان و دیگری در یک ساختمان قرار دارد. اولی دارای فن با اواپراتور و دومی دارای اتوماسیون و کندانسور است. کمپرسور را می توان هم در داخل و هم در فضای باز نصب کرد.

یادداشت بردار:هنگام انتخاب پمپ های حرارتی هوا، به خاطر داشته باشید که وقتی هوا سرد می شود، تقریبا دو برابر برق از بین می رود.

پمپ های حرارتی جدید از این نوع عملکردی را معرفی کرده اند که به آنها اجازه می دهد گرما را از اتاق، انتشارات تهویه و گازهای دودکش جمع آوری کنند. به لطف این امکان گرم کردن اتاق و گرم کردن آب جاری وجود دارد.

هنگام خرید پمپ حرارتی، باید روی نیازهای خاص خانه خود تمرکز کنید.

در حالت ایده آل، شما باید از اتلاف گرمای خانه و آب و هوایی که خانه در آن واقع شده است بدانید. این داده ها برای انتخاب صحیح قدرت پمپ حرارتی و مدل آن مهم هستند.

اما باید به یاد داشته باشید که هنگام انتخاب یک پمپ حرارتی، همچنین باید تمام اجزای سیستم گرمایشی را که پمپ حرارتی در آن کار می کند، به درستی انتخاب کنید.

یافتن یک پمپ حرارتی جهانی غیرممکن است، زیرا هر سیستم گرمایشی منحصر به فرد است.
و با این حال، همه چیز سیستم های گرمایشیبا این دستگاه آنها معیارهای مشترکی دارند که بر نمودار اتصال پمپ حرارتی تأثیر می گذارد:

• وجود یک منبع گرمای اضافی (دیگ گرمایش، باتری خورشیدی، پخت)؛
• وجود مدارهای آب (طبقه گرم، واحد فن کویل، رادیاتور)؛
• نیاز به تامین آب گرم؛
• در دسترس بودن تهویه مطبوع؛
• وجود سیستم تهویه؛
• نوع پمپ حرارتی

اگر این تفاوت های ظریف و نیازهای فردی خود را در نظر بگیرید، می توانید انجام دهید انتخاب درستو صاحب یک سیستم گرمایش قابل اعتماد، بادوام و اقتصادی شوید.

ویدئویی را تماشا کنید که کل فرآیند نصب پمپ حرارتی را نشان می دهد: