واحدها و تأسیسات پمپ حرارتی باید به عنوان دستگاه هایی در نظر گرفته شوند که چرخه کاملی از دستگاه های گردش و کنترل مبرد از جمله درایو را انجام می دهند. علاوه بر این، واحدهای پمپ حرارتی شامل واحدهای فشرده و آماده برای استفاده هستند، در حالی که واحدهای پمپ حرارتی شامل مجموعه‌هایی هستند که از چندین دستگاه یا بلوک جداگانه تشکیل شده‌اند. بسته به نوع بار در طرف منبع و گیرنده، پمپ های حرارتی را می توان مطابق جدول طبقه بندی کرد. 1.2.

ثابت شده است که به دلیل همین سیکل دایره ای ترمودینامیکی واحدهای برودتیو پمپ های حرارتی و اختلاف جزئی در محدوده دمایی تجهیزات، پمپ های حرارتی باید مستقیماً از محدوده ای انتخاب شوند که برای تجهیزات برودتیبا برخی تغییرات و تنها در برخی موارد نیاز به توسعه واحدهای ویژه است.

جدول 1.2.

پمپ های حرارتی ترموالکتریک به دلیل ضریب تبدیل پایین هنوز رواج پیدا نکرده اند.

واحدهای پمپ حرارتی تراکمی

بخاری های کم توان شامل آبگرمکن های کوچک و تهویه مطبوع پنجره ای هستند که شامل پمپ های حرارتی هستند. به طور کلی، پمپ های حرارتی که عمدتاً برای تولید گرما در توان 2 ... 3 کیلو وات طراحی شده اند، به دلیل بالا نمی توانند با دستگاه های گرمایش الکتریکی ساده (با بخاری پشتیبانی الکتریکی) رقابت کنند. هزینه های واحد. تنها واحدهایی که عمدتاً برای تولید سرما و گرما طراحی شده اند به دلیل امکان سوئیچینگ ساده از اهمیت عملی برخوردار هستند. اینها به ویژه تهویه مطبوع پنجره ای با سوئیچینگ هستند (شکل 1.29).

چنین واحدهایی معمولاً از یک دستگاه تبرید با یک محفظه مهر و موم شده، یک اواپراتور و یک کندانسور با گردش اجباریهوا با کمک یک شیر چهار طرفه می توانند به آن سوئیچ کنند پمپ حرارتییعنی تامین گرمایش فضا. هر فن دارای دستگاهی برای تغییر عملکرد اواپراتور به کندانسور و انتقال هوای داخل و خارج از منزل است.

برنج. 1.29. الف - نمودار ارتباطی؛ب - نمودار مدار برای روشن کردن تهویه مطبوع؛نمودار سوئیچینگ پمپ حرارتی؛ / - خازن؛ // - دریچه گاز; شکمپرسور؛ IV-اواپراتور

توان حرارتی 1.5 ... 4.5 کیلو وات است. ضریب تبدیل در دمای اتاق 21 درجه سانتیگراد و دمای خارجی 7.5 درجه سانتیگراد به ندرت از 2 تجاوز می کند.

بخشی از کولر گازی قدرت بالا، در نظر گرفته شده برای ساختمان های صنعتی عمومی، همچنین با تغییر به عملکرد پمپ حرارتی انجام می شود.

پمپ های حرارتی تراکمی نیز می توانند توسط موتورهای حرارتی هدایت شوند. در این حالت، کل واحد از یک پمپ حرارتی تراکمی و یک موتور حرارتی تشکیل شده است. تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به گرما مستقیماً در داخل یک موتور حرارتی (مثلاً موتور استرلینگ) اتفاق می افتد. در موتور، طبق یک چرخه دایره ای ترمودینامیکی، بخشی از گرما به انرژی مکانیکی تبدیل می شود که پمپ حرارتی تراکمی خود را به حرکت در می آورد و در نتیجه سطح دمای مفید دمای پایین را افزایش می دهد. محیط زیستیا هدر دادن گرما از گرمای اتلاف موتور نیز می توان استفاده کرد. مبدل حرارتی زباله بسته به شرایط دماییبه صورت موازی یا سری با کندانسور یک پمپ حرارتی تراکمی وصل می شود یا گرما به مصرف کنندگان خاص عرضه می شود.

در اصل، انواع موتورهای حرارتی را می توان به عنوان محرک استفاده کرد، اما موتورهای گازی و دیزلی راحت ترین هستند، زیرا آنها بر روی آنها کار می کنند. گاز طبیعیو نفت - حامل های انرژی اولیه با کیفیت بالا که برای گرمایش استفاده می شود. گرمای تولید شده توسط چنین سیستم گرمایشی موتور محور می تواند مصرف انرژی اولیه را تقریباً به نصف در مقایسه با روش معمولی تولید گرما با سوزاندن سوخت کاهش دهد.

ضریب تبدیل 1.8...1.9 قابل دستیابی است.

واحدهای پمپ حرارتی جذبی

با توجه به درجه تجمیع، APT ها به انباشته (با ترکیب سازنده همه عناصر در یک یا چند بلوک) و غیر تجمیع (با عناصر APT اجرا شده جداگانه) تقسیم می شوند. مصالح شامل لیتیوم بروماید و APT است.

بسته به طرح گنجاندن APT در فرآیندهای فناوری صنایع مختلف، آنها را می توان به مستقل، مستقل از نمودار فرآیند تکنولوژیکی و داخلی - با ادغام بخشی از چرخه APT با فرآیند تکنولوژیکی تقسیم کرد.

تعداد پمپ‌های حرارتی جذبی تولید شده تاکنون کم است، اما نسبت‌های تبدیل بالایی در حال حاضر به دست آمده‌اند. در عین حال، پمپ‌های حرارتی جذبی نسبت به پمپ‌های تراکمی می‌توانند به طور کامل‌تر شرایط ویژه منابع گرما را برآورده کنند و انرژی را هدایت کنند.

به عنوان مثال در آلمان پمپ های حرارتی جذبی با توان حرارتی 1 ... 3 مگاوات تولید می شود. نسبت تبدیل به دمای عملیاتی و دمای تبخیر بستگی دارد. عملکرد بالا را نمی توان برای نصب های کوچک به دست آورد (با< 1.5). در کشورهای مختلفکار برای بهبود پمپ های حرارتی با جذب کوچک در حال انجام است.

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 کشورهای مختلف متفاوت است و به ویژگی‌های اقلیمی و جغرافیایی، سطح توسعه اقتصادی، تعادل سوخت و انرژی، نسبت قیمت‌ها برای انواع اصلی سوخت و برق، سیستم‌های تامین گرما و برق به‌طور سنتی استفاده می‌شود و غیره بستگی دارد. شرایط، با در نظر گرفتن وضعیت اقتصاد روسیه، تجربه خارجی دنبال می شود به عنوان یک مسیر واقعی توسعه در آینده در نظر گرفته می 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 هنوز نیروگاه ها در کشور ما 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 به ویژگی های بهینه HP منجر نمی شود.

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 استاندارد 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، یک سری کامل از پمپ های حرارتی اساساً جدید توسعه یافتند - جذب، فشرده سازی - جذب، فشرده سازی، کار بر روی بوتان و آب به عنوان یک ماده کار و غیره.

متعاقباً تقاضا برای پمپ های حرارتی کاهش یافت. بسیاری از ماشین های تسلط یافته و پیشرفت های جدید بی 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 سوخت است. 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 ها و استراحتگاه های بهداشتی. مجموعه های ورزشی، در تولیدات کشاورزی

در بخش مسکن و خدمات عمومی، واحدهای پمپ حرارتی یافت می شود بزرگترین برنامهدر عمل جهانی و روسیه، 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 خدمات 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 شیر اولیه 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.

برنامه سیستم های غیر متمرکزتامین حرارت بر اساس واحدهای پمپ حرارتی در مناطقی که شبکه های گرمایشیوجود 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 آب فرآیند خنک کننده از یک نیروگاه حرارتی به عنوان منبع گرمای کم درجه برای یک پمپ حرارتی.

استفاده از گرمای کم درجه به عنوان منبع پمپ حرارتی معکوس آب شبکه، به نیروگاه حرارتی بازگشت که دمای آن به 20 - 25 درجه سانتیگراد 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 می توان بخش زیادی از گرمای اتلاف را به شبکه گرمایش منتقل کرد، حدود 50 تا 60 درصد. در این مورد:

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 شرکت‌هایی که گرما از نیروگاه‌های حرارتی تامین می‌شوند، آشکارا غیراقتصادی است. این برآوردها در حال حاضر در حال تجدید نظر هستند. اولاً، 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 هوامعمولی برای بسیاری از شرکت های صنعتی. تاسیسات بازیابی حرارت خروجی تهویه امکان پیش گرم کردن هوای ورودی به کارگاه را فراهم می کند. هوای بیرونتا 8 0 درجه سانتیگراد. دمای آب شبکه گرم شده در یک 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 که به طور همزمان گرما و سرما تولید می کنند، 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 از 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 حرارت	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 - 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 تغذیه آبقبل 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 - شرکت تحقیقاتی و تولیدی JSC Triton Ltd. 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 اخترفیزیک NPO، 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 خورشیدی V زمان تابستانبرای تسریع در بازیابی رژیم دمایی آن به داخل زمین پمپ می شوند.

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 عملکرد را دارد. پمپ گردش خونو پمپ های حرارتی داخلی جداگانه. 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 می تواند 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 در فرآیندهای فناوری استفاده می کنند، جریان قابل توجهی از فاضلاب وجود دارد، کافی است دمای بالا. 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، آب گرم را در دمای 50 تا 60 درجه سانتیگراد بدست می آوریم، با صرف 1 کیلو وات برق برای به دست آوردن 3 تا 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 برودتی و فریزرهاتبادل حرارت هنگام تهویه مطبوع اتاق های هتل، اتاق کنفرانس، مراکز تناسب اندام، رستوران ها و اماکن اداری اتفاق می افتد. 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 امکان می دهد هنگام طراحی آن را انتخاب کنید بهترین گزینهو امکان گسترش بیشتر آن را مطرح کرد. 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. سیستم های چیلر سنتی - فن کویل یا مشابه - در اینجا کاملاً مناسب هستند. در عرض های جغرافیایی شمالینیز مورد نیاز است تعداد زیادیانرژی 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. 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 روسیافزایش خواهند یافت و جایگاه پیشرو در بازار را به خود اختصاص خواهند داد.

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.

با داشتن یخچال و کولر در خانه، کمتر کسی می داند که اصل عملکرد پمپ حرارتی در آنها پیاده سازی شده است.

حدود 80 درصد نیروی تولید شده توسط یک پمپ حرارتی از گرمای محیط به شکل تابش پراکنده خورشید تامین می شود. این پمپ است که به سادگی آن را از خیابان به داخل خانه "پمپ" می کند. عملکرد پمپ حرارتی مشابه اصل کار یخچال است، فقط جهت انتقال حرارت متفاوت است.

به زبان ساده...

برای خنک شدن بطری آب معدنی، آن را در یخچال قرار می دهید. یخچال باید بخشی از انرژی حرارتی بطری را "بگیرد" و طبق قانون بقای انرژی، آن را به جایی منتقل کند و بدهد. یخچال گرما را به رادیاتوری که معمولاً در دیواره عقب قرار دارد منتقل می کند. در همان زمان، رادیاتور گرم می شود و گرمای خود را در اتاق آزاد می کند. در واقع اتاق را گرم می کند. این امر به ویژه در مینی مارکت های کوچک در تابستان که چندین یخچال در اتاق روشن می شود قابل توجه است.

ما از شما دعوت می کنیم که تصورات خود را رویاپردازی کنید. فرض کنید اشیای گرم را مدام در یخچال قرار می دهیم و با سرد کردن آنها هوای اتاق را گرم می کنیم. بیایید به "افراطی ها" برویم ... بیایید یخچال را در آن قرار دهیم باز شدن پنجرهبا درب فریزر به بیرون باز است. رادیاتور یخچال در داخل خانه قرار خواهد گرفت. در حین کار، یخچال هوای بیرون را خنک می کند و گرمای "گرفته شده" را به اتاق منتقل می کند. پمپ حرارتی اینگونه عمل می کند و گرمای پراکنده را از محیط گرفته و به داخل اتاق منتقل می کند.

پمپ گرما را از کجا می گیرد؟

اصل عملکرد یک پمپ حرارتی مبتنی بر "بهره برداری" از منابع گرمای کم پتانسیل طبیعی از محیط است.

آنها ممکن است:

• فقط هوای بیرون؛
• گرمای بدنه های آبی (دریاچه ها، دریاها، رودخانه ها)؛
• گرمای خاک، آب های زیرزمینی (حرارتی و آرتزین).

پمپ حرارتی و سیستم گرمایش با آن چگونه کار می کند؟

پمپ حرارتی در سیستم گرمایش ادغام شده است که از 2 مدار + مدار سوم - سیستم خود پمپ تشکیل شده است. یک خنک کننده بدون یخ در امتداد مدار خارجی گردش می کند که گرما را از فضای اطراف جذب می کند.

با وارد شدن به پمپ حرارتی یا به طور دقیق تر اواپراتور آن، مایع خنک کننده به طور متوسط ​​4 تا 7 درجه سانتی گراد به مبرد پمپ حرارتی رها می کند. و نقطه جوش آن 10- درجه سانتیگراد است. در نتیجه، مبرد می جوشد و سپس به حالت گاز تبدیل می شود. خنک کننده مدار خارجی که قبلاً خنک شده است، برای تنظیم دما به "چرخش" بعدی در سیستم می رود.

مدار عملکردی پمپ حرارتی شامل:

• اواپراتور;
• کمپرسور (برقی)؛
• مویرگی؛
• خازن؛
• مبرد؛
• دستگاه کنترل ترموستاتیک

روند چیزی شبیه این به نظر می رسد!

مبردی که در اواپراتور "جوش آمده" از طریق یک خط لوله به کمپرسوری که با برق کار می کند عرضه می شود. این "کارگر سخت" مبرد گازی را فشرده می کند فشار بالا، که بر این اساس منجر به افزایش دمای آن می شود.

سپس گاز داغ شده وارد مبدل حرارتی دیگری می شود که کندانسور نامیده می شود. در اینجا گرمای مبرد به هوای اتاق یا مایع خنک کننده منتقل می شود که از طریق مدار داخلی سیستم گرمایش به گردش در می آید.

مبرد سرد می شود در حالی که به طور همزمان به مایع تبدیل می شود. سپس از دریچه کاهش فشار مویرگی عبور می کند، جایی که فشار را از دست می دهد و به اواپراتور باز می گردد.

چرخه بسته شده و آماده تکرار است!

محاسبه تقریبی ظرفیت گرمایش نصب

در عرض یک ساعت، حداکثر 2.5-3 متر مکعب مایع خنک کننده از طریق کلکتور خارجی از طریق پمپ جریان می یابد، که زمین می تواند آن را 5-7 درجه سانتیگراد ∆t گرم کند.

برای محاسبه توان حرارتی چنین مداری از فرمول استفاده کنید:

Q = (T_1 - T_2) *V_heat

V_heat - سرعت جریان حجمی مایع خنک کننده در ساعت (m^3/hour)؛

T_1 - T_2 - اختلاف دما بین ورودی و ورودی (°C).

انواع پمپ های حرارتی

پمپ های حرارتی بر اساس نوع گرمای دفع شده به صورت زیر طبقه بندی می شوند:

• آب زیرزمینی (استفاده از خطوط زمین بسته یا کاوشگرهای زمین گرمایی عمیق و سیستم آبگرمایش فضا)؛
• آب-آب (از چاه های باز برای جذب و تخلیه آب های زیرزمینی استفاده می کنند - کانتور خارجی حلقه نیست، سیستم داخلیگرمایش - آب)؛
• آب-هوا (استفاده از مدارهای آب خارجی و سیستم گرمایش نوع هوا)؛
• (استفاده از گرمای دفع شده از توده های هوای خارجی کامل با سیستم گرمایش هوا برای خانه).

مزایا و مزایای پمپ های حرارتی

مقرون به صرفه اصل عملکرد یک پمپ حرارتی نه بر اساس تولید، بلکه بر اساس انتقال (حمل و نقل) انرژی حرارتی است، بنابراین می توان ادعا کرد که راندمان آن بیشتر از یک است. چه مزخرفی؟ - شما می گویید مبحث پمپ های حرارتی شامل یک مقدار است - ضریب تبدیل گرما (HCT). با این پارامتر است که واحدهای انواع مشابه با یکدیگر مقایسه می شوند. معنای فیزیکی آن نشان دادن نسبت مقدار گرمای دریافتی به مقدار انرژی صرف شده برای این است. به عنوان مثال، با KPT = 4.8، 1 کیلو وات برق مصرف شده توسط پمپ به ما این امکان را می دهد که 4.8 کیلو وات گرما را به صورت رایگان دریافت کنیم، یعنی بدون هزینه از طبیعت.

فراگیر جهانی کاربرد. حتی در صورت عدم وجود خطوط برق قابل دسترس، کمپرسور پمپ حرارتی می تواند توسط یک دیزل درایو تغذیه شود. و گرمای "طبیعی" در هر گوشه ای از سیاره در دسترس است - پمپ حرارتی "گرسنه" باقی نمی ماند.

استفاده سازگار با محیط زیست هیچ محصول احتراق در پمپ حرارتی وجود ندارد و مصرف کم انرژی آن نیروگاه‌ها را کمتر «به‌کار می‌اندازد» و به طور غیرمستقیم انتشار مضر از آنها را کاهش می‌دهد. مبرد مورد استفاده در پمپ های حرارتی دوستدار ازن است و حاوی کلروکربن نیست.

حالت کار دو طرفه پمپ حرارتی می تواند زمان زمستاناتاق را گرم کنید و در تابستان خنک کنید. از "گرمای" گرفته شده از اتاق می توان به طور موثر استفاده کرد، به عنوان مثال، برای گرم کردن آب در یک استخر شنا یا در یک سیستم آب گرم.

ایمنی عملیاتی در اصل عملکرد یک پمپ حرارتی، فرآیندهای خطرناک را در نظر نخواهید گرفت. عدم وجود آتش باز و گازهای گلخانه ای مضر که برای انسان خطرناک است و دمای پایین مایع خنک کننده، پمپ حرارتی را به یک وسیله خانگی "بی ضرر" اما مفید تبدیل می کند.

اتوماسیون کامل فرآیند گرمایش اتاق.

برخی از تفاوت های ظریف عملیات

استفاده مؤثر از اصل عملکرد پمپ حرارتی مستلزم رعایت چندین شرط است:

• اتاقی که گرم می شود باید به خوبی عایق بندی شود (اتلاف گرما تا 100 وات بر متر مربع) - در غیر این صورت با گرفتن گرما از خیابان، خیابان را با هزینه خود گرم می کنید.
• پمپ های حرارتی برای استفاده در سیستم های گرمایشی با دمای پایین مفید هستند. سیستم های گرمایش از کف (35-40 درجه سانتیگراد) برای چنین معیارهایی ایده آل هستند. ضریب تبدیل حرارت به طور قابل توجهی به نسبت دمای مدارهای ورودی و خروجی بستگی دارد.

بیایید آنچه گفته شد را خلاصه کنیم!

ماهیت اصل عملکرد یک پمپ حرارتی در تولید نیست، بلکه در انتقال گرما است. این به شما امکان می دهد ضریب بالایی (از 3 تا 5) تبدیل انرژی حرارتی را بدست آورید. به عبارت ساده، هر 1 کیلو وات برق مصرفی، 3-5 کیلووات گرما را به خانه منتقل می کند. چیز دیگری که باید گفته شود؟

پمپ حرارتی یک سیستم گرمایشی کامل است که قادر به گرم کردن است 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. - بسه طراحی پیچیدهو نصب آن یک فرآیند کار فشرده است که باید با مسئولیت زیادی به آن نزدیک شد. در این مقاله به مواردی که هنگام نصب باید به آن توجه کنید، خواهیم پرداخت انواع مختلفپمپ های حرارتی

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 ضروری است.

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

قوانین نصب پمپ حرارتی آب و هوا

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.

توجه داشته باشید: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 بر روی نیازهای خاص خانه خود تمرکز کنید.

در حالت ایده‌آل، باید میزان تلفات گرمای خانه و آب و هوای خانه را بدانید. این داده ها برای انتخاب صحیح قدرت پمپ حرارتی و مدل آن مهم هستند.

اما همچنین 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، تمام سیستم های گرمایشی با این دستگاه دارای معیارهای مشترکی هستند که بر نمودار اتصال پمپ حرارتی تأثیر می گذارد:

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

نمودار شماتیک نصب پمپ حرارتی (a و یک تصویر در نمودار T - s چرخه برگشت پذیر آن (b.  

واحدهای پمپ حرارتی را می توان با موفقیت و کارآمدی در تاسیسات گرمایش زمستانی و تهویه مطبوع تابستانی استفاده کرد. در تاسیسات تولید ترکیبی سرما و گرما؛ در کارخانه های آب شیرین کن و تصحیح تبخیر. در نیروگاه های برق آبی برای استفاده از گرمای هوا و مولدهای الکتریکی خنک کننده هیدروژن. در پالایشگاه های نفت و پتروشیمی ها هنگام استفاده از گرمای فرآورده های نفتی داغ و آب گرم(t 60 H - 120 C) برای تولید بخار آب با فشار 10 kg / ezh2 و آب گرم در دمای 130 - 150 C.  

سیستم پمپ حرارتی که برای گرم کردن سالن آبگرم در زمستان کار می کند، از آب دریا به عنوان منبع گرما استفاده می کند. اگر تاسیسات طبق یک چرخه داخلی برگشت پذیر کارنو در همان تفاوت دما در اواپراتور و کندانسور عمل کند، قدرت حرارتی آن چگونه تغییر می کند. چگونه تغییر خواهد کرد ضریب گرمایش، اگر برگشت ناپذیری خارجی در مبدل های حرارتی تاسیساتی که بر روی چرخه کارنو معکوس کار می کنند حذف شود.  

توصیه می شود از تاسیسات پمپ حرارتی برای تامین بار حرارتی ثابت در حضور منبع ثابت گرما با درجه پایین و با افزایش گرمای مورد نیاز نسبتاً کمی استفاده شود. در یک مقدار کوچک و TTS-Ta یا در نسبت TS/TB نزدیک به واحد. چنین شرایطی معمولاً زمانی اتفاق می‌افتد که یک بار حرارتی نسبتاً ثابت صنعتی با پتانسیل کم یا یک بار تأمین آب گرم با استفاده از تأسیسات پمپ حرارتی، در حضور ضایعات حرارتی صنعتی کم پتانسیل با دمای 20 تا 40 درجه سانتی‌گراد و بالاتر برآورده شود. در این شرایط واحدهای پمپ حرارتی چه از نظر شاخص انرژی (مصرف سوخت) و چه از نظر کاهش هزینه، کاملاً قابل رقابت با سیستم های بویلر بسیار اقتصادی هستند.  

یک کارخانه پمپ حرارتی شامل یک پمپ حرارتی، تاسیساتی برای انتخاب گرما از منبع آن و سایر تجهیزات است.  

یک سیستم پمپ حرارتی معمولاً هزینه اولیه بالاتری نسبت به گرمایش مبتنی بر دیگ دارد.  

توصیه می شود از تاسیسات پمپ حرارتی برای تامین بار حرارتی ثابت در حضور منبع ثابت گرما با درجه پایین و با افزایش گرمای مورد نیاز نسبتاً کمی استفاده شود. با مقدار &TTB-Ts کوچک یا با نسبت TB/TV نزدیک به واحد. چنین شرایطی معمولاً زمانی اتفاق می‌افتد که یک بار حرارتی نسبتاً ثابت صنعتی با پتانسیل کم یا یک بار تأمین آب گرم با استفاده از تأسیسات پمپ حرارتی، در حضور ضایعات حرارتی صنعتی کم پتانسیل با دمای 20 تا 40 درجه سانتی‌گراد و بالاتر برآورده شود. در این شرایط واحدهای پمپ حرارتی چه از نظر شاخص انرژی (مصرف سوخت) و چه از نظر کاهش هزینه، کاملاً قابل رقابت با سیستم های بویلر بسیار اقتصادی هستند.  

واحدهای پمپ حرارتی دو مرحله ای گاهی اوقات در سیستم های گرمایش منطقه ای استفاده می شود که بار گرمایش را پوشش می دهد.  

اولین استفاده از سیستم پمپ حرارتی آمونیاک تراکمی بخار برای گرمایش فضا در سال 1930 بود. از آن زمان، تعداد زیادی پمپ حرارتی ساخته شده است. دلایلی وجود دارد که باور کنیم استفاده از پمپ های حرارتی در آینده گسترده تر خواهد شد.  

خواص فیزیکی محلول آبی کلرید سدیم.| خواص فیزیکی محلول آبی کلرید کلسیم.| خواص فیزیکی محلول های آبی پروپیلن گلیکول.