Если Вы уже зарегестрированны, вводите данные для входа!















Если Вы еще не зарегистрировались? Тогда заполните поля!



Введите защитный код
Мы рады Вас приветствовать на сайте «Свой Мастер», получите бесплатную консультацию по интересующему Вас вопросу прямо сейчас, звоните: 8(929)522-00-45.

Регистрация

Предыдущая статья      Следующая статья

Тепловые насосы

Тепловой насос предназначен для передачи тепловой энергии от источника с низкой температурой (низкопотенциального) к теплоносителю с более высокой температурой. Тепловой насос можно сравнить с холодильником, только работает он не на охлаждение, а на нагрев. В холодильнике производство холода осуществляется испарителем (морозильной камерой), а конденсатор (радиаторная решетка на задней стенке холодильника) отдает теплоту в окружающую среду. В тепловом насосе наоборот, конденсатор выделяет полезную теплоту, которую с помощью теплообменника используют в отопительных приборах, а испаритель утилизирует низкотемпературную теплоту с помощью сред, имеющих сравнительно постоянную температуру, например геотермальные тепловые насосы утилизируют низкую температуру в грунт. Так же используются грунтовые воды водоемы, окружающая среда, солнечная энергия, вторичные энергоресурсы и т.д.

Для работы теплового насоса требуется компрессор, который потребляет электроэнергию. Эффективность теплового насоса определяет коэффициент преобразования - это отношение тепловой энергии, которую он вырабатывает, к затраченной электроэнергии. Коэффициент преобразования зависит как от конструкции самого насоса, так и от низкопотенциального источника теплоты и колеблется в пределах 2 - 7.

Устройство и термодинамика теплового насоса

Рис. 1 Схема компрессионного теплового насоса

В качестве рабочего тела в компрессионном тепловом насосе используется хладоагенты - жидкости с достаточно большой теплотой парообразования, кипящие при низких (+5...-50 °С) температурах и давлениях несколько больших атмосферного. Обычно это аммиак и фреоны.

Основными элементами установки является конденсатор, дроссель, испаритель, компрессор. В испарителе при низком давлении и, следовательно, при низкой температуре происходит испарение (кипение) фреона за счет тепла низкопотенциального источника тепловой энергии, от которого при этом отбирается количество тепла q2. Пары фреона всасываются и сжимаются компрессором, при этом рабочему телу (фреону) сообщается энергия, затрачиваемая компрессором Lk. Пары затем поступают в конденсатор (теплообменник, аналогичный испарителю), где фреон конденсируется при более высоком давлении, создаваемым компрессором, а следовательно, при более высокой температуре. При конденсации отбирается тепло от рабочего тела, это производится теплоносителем в системе потребителя теплоты (он холоднее конденсирующегося фреона), этот теплоноситель отбирает от фреона количество тепла q1. Жидкий фреон затем поступает в дроссель  (это тонкое отверстие), давление резко снижается. В испаритель фреон поступает с низким давлением, и цикл повторяется.

Описанная схема может выполнять две задачи: охлаждать или нагревать объект. Машины, предназначенные для отбора тепла от тел с низкой температурой, называются холодильниками; устройства, передающие тепло телам с более высокой температурой, называются тепловыми насосами, т.е. название агрегата зависит от функции.

По II закону термодинамики тепло не может само собой переходить от холодного тела (источник низкопотенциальной тепловой энергии) к теплому (теплоноситель в системе у потребителя). Для осуществления такого теплового потока требуется затрата энергии. В данном случае эта энергия представлена энергией, затраченной компрессором:

lk = q1 - q2

Следовательно, горячему телу с температурой Т1 передается больше тепла, чем взято у холодного тела с температурой Т2: q1 = q2 + lk . В этом заключается термодинамический смысл отопления описанным способом (отбирается тепло от холодного тела, добавляется энергия, приложенная к рабочему телу).

Обратный цикл Карно (теоретическое сочетание процессов в данной схеме) характеризуется отопительным коэффициентом φ:

φ = q1 / lk = q1 / (q1 - q2) = T1 / (T1 - T2)

и холодильным коэффициентом ε:

ε = q2 / lk = q2 / (q1 - q2) = T2 / (T1 - T2)

которые связаны между собой так:

φ = q1 / lk = (q2 + lk) / lk = ε + 1

Чем меньше ΔT = T1 - T2 , тем выше эффективность работы (меньше затрачивается энергия на "прокачку" тепла), т.е. при отоплении желательно использовать на испарителе наиболее теплые источники (сбросная вода TЭС, геотермальные воды и т.п.), а при охлаждении объектов - на конденсаторе нужно использовать наиболее холодные источники (не подвергать облучению солнцем, подальше от теплых тел, выбирать по возможности холодные места).

Источник: http://www.otopimdom.ru/

Предыдущая статья      Следующая статья