Главная страница
Контакты

    Главная страница


Статья Авт. В.Н. Коростылёв, Л.П. Бойченко "О значимости результатов наблюдений в процессе функционирования современных тепловых насосов"

Скачать 77.69 Kb.



Скачать 77.69 Kb.
Дата15.05.2017
Размер77.69 Kb.

Статья Авт. В.Н. Коростылёв, Л.П. Бойченко "О значимости результатов наблюдений в процессе функционирования современных тепловых насосов"


О значимости результатов наблюдений в процессе функционирования современных тепловых насосов

В.Н.Коростылёв, Л.П. Бойченко


На основании ФГОС третьего поколения первоочередная задача в обучении СПО по изучаемым дисциплинам заключается в формировании у студентов профессиональных компетенций, чтобы выпускник не только знал, понимал, но и умел делать, при этом находил бы отличительные особенности и мог устранить недостатки и сформулировать пути совершенствования в режимах работы эксплуатируемого оборудования.

Тепловые насосы являются надёжной альтернативой традиционным источникам тепловой энергии – котлам и прямому электрическому отоплению, а в некоторых случаях, например при отсутствии подведенных газовых сетей и недостаточных мощностях в электрических сетях, единственным надежным современным источником тепловой энергии.

Отопление Отопле́ние - искусственный обогрев помещений с целью возмещения в них теплопотерь и поддержания на заданном уровне температуры, отвечающей условиям теплового комфорта и/или требованиям технологического процесса.
Внутренняя энергия термодинамической системы может изменяться двумя способами: посредством совершения работы над системой и посредством теплообмена с окружающей средой. Энергия, которую получает или теряет тело в процессе теплообмена с окружающей средой, называется коли́чеством теплоты́ или просто теплотой.
Очень часто стоимость подводки газовых сетей сопоставима со стоимостью теплового насоса и работ по его установке.

По сравнению с котлами тепловые насосы отличаются тем, что используют бесплатные и возобновляемые источники энергии: окружающий и отходящий воздух систем вентиляции, грунт, воду подземных источников и открытых незамерзающих водоемов, сточные и сбросовые воды технологических процессов.

Тепловой насос - устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой. Термодинамически тепловой насос аналогичен холодильной машине.
Технология Технология (от др.-греч. τέχνη - искусство, мастерство, умение; λόγος - «слово», «мысль», «смысл», «понятие») - совокупность методов и инструментов для достижения желаемого результата; в широком смысле - применение научного знания для решения практических задач.
Возобновляемая или регенеративная энергия («Зеленая энергия») - энергия из источников, которые, по человеческим масштабам, являются неисчерпаемыми. Основной принцип использования возобновляемой энергии заключается в её извлечении из постоянно происходящих в окружающей среде процессов и предоставлении для технического применения.
Они имеют отношение полученной энергии к затраченной порядка 3-7, что недоступно никакому котлу, не требуют подвода газовых сетей или создания топливохранилищ, не загрязняют атмосферу, поскольку не создают никаких выбросов, взрывобезопасны, для их работы необходимо только электричество, которое, во-первых, дорожает, не так сильно, как газ или дизельное топливо (например, с 1996 г.
Дизельное топливо Ди́зельное то́пливо - жидкий продукт, использующийся как топливо в дизельном двигателе внутреннего сгорания. Обычно под этим термином понимают топливо, получающееся из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти.
по 2004 г. стоимость электроэнергии выросла в 3 раза, стоимость дизельного топлива в 6 раз, стоимость газа в 30 раз), а во-вторых, использование индивидуальных солнечных, ветровых или небольших гидроэлектростанций позволяет создать полностью автономную систему.

Кроме того, срок службы тепловых насосов значительно превосходит срок службы котлов.

Ди́зельное то́пливо (устар. соляр, разг. солярка, соляра) - жидкий продукт, использующийся как топливо в дизельном двигателе внутреннего сгорания. Обычно под этим термином понимают топливо, получающееся из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти.
Ресýрс (техника) (фр. ressource - вспомогательное средство) - наработка устройства (механизма) от начала его эксплуатации или после ремонта и до достижения им предельного состояния, определяемого нормативно-технической документацией.
Если срок службы котла составляет 10 – 15 лет, то срок службы теплового насоса 20-50 лет.

По сравнению с прямым электрическим обогревом, тепловые насосы потребляют в 3-7 раз меньше электричества для выработки такого же количества тепловой. К тому же тепловые насосы могут использоваться как для отопления в холодный период года, так и для охлаждения в жаркий. Очень эффективно комбинирование теплового насоса с солнечным коллектором Viessmann, который используется для получения горячей воды летом, в то время как первичный контур теплового насоса получает достаточное время для регенерации.

Горя́чее водоснабже́ние (ГВС) - система, предназначенная для обеспечения потребителей горячей водой для технологических, санитарных и гигиенических целей.
Солнечный коллектор - устройство для сбора тепловой энергии Солнца (гелиоустановка), переносимой видимым светом и ближним инфракрасным излучением. В отличие от солнечных батарей, производящих непосредственно электричество, солнечный коллектор производит нагрев материала-теплоносителя.
Кроме того, солнечный коллектор может быть использован и в качестве регенератора и для накопления тепловой энергии в грунте вокруг труб теплового насоса.

По прогнозам Международного Агентства по Энергетике к 2025 г. 75% систем отопления будет работать на геотермальных (использующих тепло грунта и подземных вод) тепловых насосах.

Тепловые насосы могут использоваться как основные источники энергии, так и дополнительные для утилизации тепла сточных вод, канализации, воздуха вентиляции и технологических процессов.

Технологи́ческий проце́сс (сокращенно ТП) - это упорядоченная последовательность взаимосвязанных действий, выполняющихся с момента возникновения исходных данных до получения требуемого результата.
Они могут применяться для отопления, приготовления горячей воды, для сушки различных материалов, для охлаждения помещений и т.п.

Принцип действия теплового насоса - прост. Практически в каждом доме есть «тепловой» насос – это обычный холодильник, который отбирает тепло продуктов и передает его окружающему воздуху через теплообменник, расположенный сзади холодильника. Более точно принцип действия теплового насоса заключается в следующем: хладогент (фреон) нагревается в испарителе до -5…25 С от тепла земли, воздуха, воды, закипает и испаряется. Полученный пар сжимается компрессором и при росте давления температура фреона поднимается до 35-65о С. Эта теплота передается через теплообменник конденсатора воде отопительного контура, которая нагревается до 35 – 55оС, и фреон конденсируется. Дроссельный клапан сбрасывает давление, перепуская хладогент в испаритель. Цикл повторяется. Чем выше температура первичного источника, тем больше мощность теплового насоса.

Проектирование теплового пункта и подбор сопутствующего оборудования с тепловым насосом аналогично проектированию его с котлом, с учетом того, что необходимо дополнительно установить в систему отопления бак-резервуар объемом 10 – 20 л на 1 кВт мощности на подаче. А при проектировании теплового пункта в случае применения насосов типа воздух-вода и на обратной линии в случае насосов типа вода-вода, грунт-вода, возможно подключение через трехходовой смесительный клапан дополнительного источника энергии, при его установке на обратной линии.

Тепловой пункт (ТП) - комплекс устройств, расположенный в обособленном помещении, состоящий из элементов тепловых энергоустановок, обеспечивающих присоединение этих установок к тепловой сети, их работоспособность, управление режимами теплопотребления, преобразование, регулирование параметров теплоносителя и распределение теплоносителя по видам потребителей.
Эне́ргия (др.-греч. ἐνέργεια - действие, деятельность, сила, мощь) - скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие.
При установке бака-резервуара на подающей линии электронагреватель может быть встроен в него. Бак водонагреватель для получения горячей воды должен быть установлен дополнительно. Кроме того следует помнить, что максимальная температура получаемой горячей воды составляет 550 С, что применимо в случае систем напольного, настенного и низкотемпературного радиаторного отопления и естественно приготовления горячей воды.

Необходимо знать используемые источники низко-потенциального тепла:

  • наружный воздух: от -15 до 15 С;

  • отводимый воздух: 15-25 С;

  • подпочвенная вода: 4 – 10 С;

  • озерная вода: 0 – 10 С;

  • речная вода: 0 – 10 С;

  • поверхностный грунт: 0 – 10 С;

  • глубокий (>20 м) грунт: 10 С;

  • грунтовые воды: >10 C.

Интересно знать примеры использования тепловых насосов в Москве и Московской области:

  • в микрорайоне Никулино-2 построена тепло-насосная установка горячего водоснабжения 17 - этажного жилого дома, которая в качестве источника тепла использовала низко-потенциальное тепло грунта (сделано восемь скважин по периметру здания глубиной от 32 до 35 м каждая) и тепло удаляемого вентиляционного воздуха;

    Жили́ще - сооружение, место, в котором обитают люди или (и) животные. Обычно жилище служит для укрытия от неблагоприятной погоды, для сна, выращивания потомства, хранения припасов, отдыха. Внешний вид, материал для стен и внутреннее строение жилищ весьма разнообразны (материалом может быть дерево, брезент, камень, бетон, земля, кирпич, сталь, и даже стекло, кость или снег).

  • в г. Зеленограде введена в эксплуатацию экспериментальная автоматизированная тепло-насосная установка мощностью 2 000 кВт (теплота утилизации 1700 кВт), утилизирующая теплоту неочищенных сточных вод, предназначенная для подогрева водопроводной воды до 300 С перед котлами районной тепловой станции №3 г. Зеленограда. Неочищенные сточные воды с температурой 200 подаются в теплообменник, где отдают тепло промежуточному теплоносителю – воде, охлаждаясь до температуры 150.

    Сто́чные во́ды - любые воды и атмосферные осадки, отводимые в водоёмы с территорий промышленных предприятий и населённых мест через систему канализации или самотёком, свойства которых оказались ухудшенными в результате деятельности человека.
    Суммарный расход сточных вод – 400 м3/ч. Промежуточный теплоноситель (вода) подается в теплообменник с температурой 80 С из фреонового теплообменника и возвращается с температурой 130 С. Потребление электроэнергии составило 500 кВт, расход подаваемой нагретой воды колебался от 70 до 180 м3/ч , экономия энергии составила 75 %.

Данную информацию надо знать будущему профессионалу в области обслуживания и эксплуатации современных тепловых насосов, формируя профессиональные компетенции, в результате обучения в учебных профессиональных заведениях.