Теплонасос

РАЗНОВИДНОСТИ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ ТИПА ВОЗДУХ — ВОЗДУХ

В этом разделе кратко описаны схемы с применением тепловых трубок и солнечной энергии.

Тепловые трубки успешно применяются во Франции в большом числе домашних тепловых насосов. Это устройство [24] использу­ет испарение — конденсацию для передачи тепла почти изотерми­чески. Теплообменник воздух — воздух можно собрать из несколь­ких тепловых трубок и получить КПД от 40 до 75%. Такие тепло­обменники используют в системах вентиляции и кондиционирова­ния зданий и в промышленных процессах для восстановления тепла.

В частности, его устанавливают в выпускаемом во Франции тей - ловом насосе «Аего-Plast», показанном на рис. 5.33. В отличие от многих тепловых насосов воздух — воздух здесь используется теп­ло воздуха, выбрасываемого из здания. Система работает следую­щим образом: уходящий воздух проходит через испарительную часть тепловых трубок, отдавая часть тепла, а затем через испари­тель теплового насоса, где он окончательно охлаждается перед

Выбросом в атмосферу. Холодный наружный воздух проходит сна­чала через конденсационную часть тепловых трубок, где предвари­тельно нагревается, а затем поступает в конденсатор обычного теплового насоса и нагревается дополнительно перед поступлени­ем в здание. Характеристики системы приведены в табл. 5.7.

Характеристики определены для наружной температуры возду­ха —7 °С и минимальной температуры выбрасываемого из помеще­ния воздуха 18°С при 50% относительной влажности.

Другая французская модель имеет характеристики, показанные на рис. 5.34. Она пригодна для больших установок общественных зданий и промышленного отопления. Очевидно, что и здесь дости­гается очень высокий КОП, так как тепловой насос работает по

Таблица 5.7. Характеристики теНлового насоса «Aero-Plast»

Характеристика

Теплопроизводи - ___________ Режим 1

Телыюсть, Вт режим 2

Холодопронзводительность, Вт Мощность компрессора при температуре

Воздуха —7 °С, Вт Вентиляторы:

Максимальный расход, м3/ч Минимальный расход, м3/ч Мощность, Вт Падение давления, мм Частота вращения, об/мин Использоваппое сбросное тепло при

Г=— 7 °С, Вт КОП при Т——7 °С Полная масса, кг Размеры, мм

Такой же схеме, как и «Аего-Plast». В этом примере температура наружного воздуха при 90%-ной влажности составляет —10°С, а выбрасывается из помещения при +20°С и 40% влажности. По данным разработчиков, если пренебречь мощностью вентилято­ров, достигается КОП выше 10.

А ~ вход наружного воздуха; В — теплообменник с тепловыми трубками; С — конденсатор; £> — выход воздуха; Е — входной вентилятор; / — вход воздуха из помещения; 2 — вентиля­тор сбросного воздуха; 3 — испаритель; 4 — сброс воздуха.

Рнс. 5.34. Характеристики теплового насоса с тепловыми трубками.

Q — тепловая мощность; N — электрическая мощность; Тн — температура наружного bov Ауха.

Системы солнечным подогревом также имеются в продаже, однако при нынешних ценах на топливо они еще не особенно кон­курентоспособны. Одну систему выпускает «General Electric» с тепловым насосом воздух — воздух (рис. 5.35). В рекламной лите­ратуре она названа практичной и доступной системой использова­ния солнечной энергии для отопления и охлаждения жилых и об­щественных зданий. Но в этой системе требуется очень большая площадь солнечных коллекторов и большой бак-аккумулятор с по­вышенными затратами на теплоизоляцию. В настоящее время

Покрытие тепловой нагрузки здания на 100% такой системой еще неэкономично, но применение этого источника тепла для теплового насоса уже становится приемлемым.

Разновидность теплового насоса типа воздух — воздух как для жилых, так и для общественных зданий разработала фирма Lennox (рис. 5.36).

Эта система работает вместе с огневым подогревателем возду­ха и предназначена как для новых, так и для существующих зда­ний. В систему входят: теплонасосный агрегат для наружной уста­новки, внутренний теплообменник, контур с хладоагентом, станция управления, снабженная специальными реле управления тепловым насосом и дефростацией, а также воздуподогреватель. Теплона­сосная система устанавливается как обычно, за исключением того, что внутренний теплообменник снабжается воздухоподогревателем, а не вентилятором. Станция управления устанавливается внутри
помещения в удобном месте возле воздухоподогревателя, легко подключаемого с помощью проводов. Нагреватель снабжен реле вентилятора.

Предусмотрены двухступенчатое нагревание и одноступенчатое охлаждение. Первая ступень нагрева — тепловой насос, вторая ступень —воздухонагреватель. Обычно при падении температуры наружного воздуха внешний термостат включает дополнительный электронагрев. Однако в рассматриваемой схеме дополнительный нагреватель включается внутренним термостатом и наружный тер­мостат не нужен.

При сравнительно мягкой погоде требуется включение только первой ступени, по когда наружная температура снижается до точки баланса и тепловые потери здания достигают значения, при котором тепловой насос должен работать с предельной теплопроизводительностью, включается вторая ступень и станция управле­ния отключает тепловой насос. Вентилятор работает непрерывно при включении и первой, и второй ступеней.

Во время цикла дефростации, когда происходит реверс от на­грева к охлаждению и внутренний теплообменник начинает пода­вать холодный воздух, станция управления автоматически вклю­чает воздухоподогреватель, т. е. прекращается поступление холод­ного воздуха в помещение. Когда поступающий воздух достигает температуры 43—49 °С, воздухоподогреватель автоматически от­ключается. Если после цикла дефростации температура воздуха приближается к 46 °С, то отключается компрессор, пока темпера­тура в воздухосборнике не понизится до 32—38 °С. В летний сезон тепловой насос реверсируется и обеспечивает режим охлаж­дения.

Комбинация электрического теплового насоса с огневой систе­мой отопления, исключившая дорогостоящую систему дополнитель­ного нагрева, дала схеме «Lennox» преимущества и предпочтение потребителей на восточном побережье Атлантического океана (табл. 5.8).