ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ И ВТОРИЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
Типы теплонасосных установок и область их применения
Теплонасосные установки классифицируют по принципу работы и видом греющего теплоносителя. По принципу работы различают компрессионные (воздушные и парокомпрессорные), сорбционные (абсорбционные), а также струйные (эжекторные) ТНУ.
Парокомпрессорная ТНУ сравнительно с воздушной имеет приблизительно вдвое больше значения коэффициента трансформации теплоты. Предельный коэффициент трансформации теплоты, при котором ТНУ по затратам топлива равноэкономична с местными котельными, составляет 2,5 (при КПД и ТЭС соответственно 0,6 и 0,25). Такие значения коэффициента трансформации теплоты могут иметь только парокомпрессорные ТНУ. Чтобы ТНУ могла конкурировать с тепловой электроцентралью (ТЭЦ) ее коэффициент трансформации теплоты должен равняться 6÷8.
С увеличением мощности ТНУ повышается также их эффективность. Это объясняется тем, что:
· увеличение концентрации и потребление энергии промышленными объектами ведет к непрерывному усилению мощных потоков низкопотенциальной теплоты;
· быстрый рост городов и промышленных центров с многоквартирной жилищной застройкой и высокой плотностью тепловой нагрузки нуждается в дальнейшем развитии систем централизованного теплоснабжения, источником которого наряду с ТЭЦ могут быть большие ТНУ;
· большие парокомпрессорные ТНУ является потребителями-регуляторами нагрузки энергосистем, которые работают с повышенной мощностью в часы ночного провала графика электрической нагрузки и аккумулируют при этом теплоту в нагретой воде;
· важным является экологическое позитивное качество ТНУ - «фильтрация» тепловых загрязнений и вытеснение котельных с их вредными выбросами;
· удельные капитальные вложения в ТНУ заметно сокращаются при увеличении их единичной мощности.
По виду греющего и нагреваемого теплоносителей ТНУ бывают четырех основных типов: «воздух-воздух», «воздух-вода», «вода-воздух» и «вода-вода». Первое слово в этой классификации указывает на вид греющего источника, а второе - на рабочую среду, что должно выходить из ТНУ с повышенной температурой.
К ТНУ типа «воздуха-воздух» предъявляется одно существенное требование, присущее именно этому типу ТНУ: со снижением температуры окружающей среды наличное количество теплоты должно уменьшаться до уровня, при котором для обеспечения необходимой температуры внутри помещения нужное подводить дополнительное количество теплоты. Этот уровень называется балансовой точки. Он может изменяться в зависимости от требований к температуре внутри помещения и размеров самой ТНУ, но в большинстве случаев лежит в интервале температур окружающей среды от -3,9 до -1,1°С, как показано на рис. 7.2, где по оси ординат отложена тепловая нагрузка N, а по оси абсцисс - температуру окружающей среды Тн. с.
1 - производительность теплового насоса; 2 - тепловая потребность потребителя
Рисунок 7.2 - Определение балансовой точки
Теплонасосные установки типа «воздуха - вода» имеют аналогичные конструктивные особенности и рабочие характеристики, что и ТНУ типа «воздуха - воздух»; при этом их основное отличие заключается в том, что здесь происходит передача теплоты от окружающей среды или технологического воздуха к жидкости.
Теплонасосные установки типа «вода-воздух» также является агрегатами с обратным рабочим циклом. Они присоединяются к системам циркуляции воды замкнутого контура и наилучшее удовлетворяют технические условия эксплуатации, предусматривающих одновременную реализацию режимов отопления и охлаждения, как это нужно для некоторых производственных помещений, солнечная сторона которых имеет потребность охлаждаться, а теневая - отапливаться.
Теплонасосные установки типа «вода-вода» является самой распространенной в промышленности. В большинстве случаев они используются для технологических целей, хотя вполне допустимое применение их и для кондиционирования производственных помещений, и для получения горячей воды на хозяйственные бытовые потребности промышленных предприятий. Эти установки не имеют оборотный рабочий цикл и поэтому всегда проектируются для заданных конкретных условий эксплуатации, причем при их изготовлении наблюдается тенденция к выпуску слишком больших блоков.
