Тепловые насосы

ТН
4. Источники низкопотенциального тепла
5. Энергетический ряд ТН

т
расход гор.в-25 м3/ч
расход НПИ - 50 м3/ч
Габарит 5 х 2 х 1,5

Потребляемая эл.мощность - 90 кВт (НПИ-8оС)
Теплопроизводительность - 300 кВт (НПИ-8оС)
Площадь отапл.помещения -4730 кв.м

нагретая вода 50 оС;
5-обратная вода 44 оС;
6-сбросная вода 3,3 оС;

А- ИСПАРИТЕЛЬ;
В- КОНДЕНСАТОР;
С- КОМПРЕССОР;

А

В

С

5

4

6

1. Хладоновый

2. Водяной источника

3. Водяной отопления

Три основных
агрегата ТН

температурой в испарителе происхо-
дит процесс парообразования рабочего
тела с низкой температурой
кипения (аммиак, фреоны).

Полученный пар направляется в
компрессор, в котором температура
рабочего тела повышается от t2 до t1.

Пар с температурой t1 поступает в
конденсатор , где при конденсации
отдает свою теплоту жидкости,
циркулирующей в отопительной системе.

Образовавшийся конденсат рабочего тела направляется в дроссельный
вентиль. Там он дросселируется с понижением давления от р1 до р2.

После дроссельного вентиля жидкое рабочее
тело снова поступает в испаритель.

камерах;
(2-3) - адиабатное сжатие пара;
3 - перегретый пар;
(3-4) - процесс превращения пара в жидкость;
(4-1) - процесс дросселирования
как необратимый процесс изображается
на диаграмме условной кривой.

q1 = q2 + l

l

q2 - теплота, получаемая фреоном
в испарителе;
q1 - теплота, отданная в отопитель-
ную систему;
l - затраченная работа в компрес-
соре.

Фреон

ts= - 28 oC

преобразования, т.е
отношение полученной теплоты к затраченной
работе ξ = (q1 / l) > 1

Коэффициент преобразования ТН ξ

Коэффициент преобразования зависит от параметров
внешних источников - температур воды на входе в
испаритель tS1 и на выходе из конденсатора tW2..

ξ = q1/l = Т1 / (Т1 - Т2)

20 25 30 35

7
6,5
6
5,5
5
4,5
4
3,5
3

t, oC

ξ

=280 К).Температура рабочего тела в отопительной системе 770 С(Т1=350). Найти ξ .

ξ = q1/l = Т1 / (Т1 - Т2)

ξ = 350/(350-280) = 5,0

Эта величина показывает, что тепловой насос передает теплоты в отопительную систему в пять раз больше, чем затрачивается работы.

Если на механическую работу расходуется 1 МДж электроэнергии, то в отопительную систему передается 5 МДж теплоты, т.е.в 5 раз больше, чем при чисто электрическом отоплении.

Рассчитать эффективность ТН

о безусловной целесообразности ТН
преждевременно.

температурного режима работы;
вида термодинамического цикла;
свойств рабочего вещества;
объемных коэффициентов компрессора;
энергетических коэффициентов компрессора и др.

произв.помещ

(НПИ-8оС)
Площадь отапл.помещения - 35700 кв.м

Фреон - 2700 кг
масло - 800 кг
Темп.хладагента 800С
масса ТН-22 т
расход гор.в-140 м3/ч
расход НПИ - 310 м3/ч
Габарит 5 х 2 х 1,5

25 Коттедж 200 кв.м

ТН-65 19 60 2 коттеджа 200 кв.м

ТН-300 90 300 15 котт.или 70 кварт.

ТН-500 150 500 25 котт.или 100 кварт.

ТН-1000 300 1000 200-250 квартир

ТН-3000 650 3000 400-450 квартир
или промышл.объект

года
капитальных затрат

Удельные кап.затраты: 80-90 тыс.$ за 1 Гкал
расчетной теплопроизводительности

к тепловым насосам (ТН), использующим рассеянное природное тепло.

Для информации:

В Германии, поставляющей в Россию
индивидуальные котлы, тем не менее существует
дотация правительства на установку ТН в
размере 300 марок на каждый кВт установленной
мощности.

В Японии в 1997 г. продано 3 млн. ТН;
В США - 1 млн. ТН;

Доля ТН в теплоснабжении Швеции
составляет 50 %;
Часть г. Стокгольма переведена с 1980г.
на отопление посредством ТН мощностью
320 МВт, использующих тепло Балтийского
моря;

имеющих высокую с/ст-ть производимой тепл. энергии.

Для производства 1 Гкал (1163 кВт ч) тепла
на угольной котельной с эффективностью использования
топлива 60 % требуется 420 кг угля
(теплотворная способность 4000 ккал/кг (17МДж/кг)

В ТН при КПТ=0,4 (t НПИ=+10 С) аналогичный результат
будет при затрате 277 кВт ч электроэнергии.

2. Применение ТН на промышленных предприятиях
использующих в производстве техническую воду оборотного водоснабжения

котельные на угле и мазуте.

Особенно эффективно в летнее время, в период остановки
котельных на ППР.

ТН выполнит функцию температурного стабилизатора,
позволит значительно снизить потребление эл.энергии,
используемой электронагревательными приборами.

4. Системы теплоснабжения социально важных
объектов: ДДУ, больниц, ВУЗов, находящихся в зоне
системы централизованного теплоснабжения, но
испытывающих дефицит тепла

и затрате механической (электрической)
энергии в ТН получают теплоту с такой температурой,
при которой её можно использовать для отопления,
горячего водоснабжения или для производственных нужд.

ТН используют:

- в системах круглогодичного кондиционирования воздуха;
-для сушки зерна;
-в технике опреснения и выпаривания водных растворов;
-в системах горячего водоснабжения бань;
-для термообработки молока;
-для других производственных и бытовых целей.

теплоты и холода
там, где отношение потребностей в них близко к отношению
теплопроизводительности теплонасосного цикла и
холодопроизводительности.

Применение холодильных машин для
теплофикационных целей на
объектах, потребляющих холод
и теплоту, дает энергетический
и экономический эффект.

нагретой в конденсаторе воды tW2 в ТН с винтовыми компрессорами средней (а) и высокой (б) температуры

ξ

6
5
4
3
2
1
0

ξ

6
5
4
3
2
1
0

40 45 50 55 60 65 tW2 ,0C

80 85 90 95 100 tW2 ,0C

35

30

25

15

10

20

5

a)

б)

40

70

65

60

55

50

промышленный образец

работу по
каскадной схеме:

в нижней ветви каскада используются
рабочие вещества среднего давления
R717, R22 и др.

в верхней ветви каскада используются
смеси R142, R11 или другие
рабочие вещества.

с получением
горячей воды воды от 45 до 58 0С при t-ре
кипения в испарителе не ниже 6 0С, так и в
режиме хладоснабжения с получением
хладоносителя с температурой до -25 0С при
охлаждении конденсатора водой не выше 30 0С

Отечественные тепловые насосы