Теплонасос

ДРУГИЕ СИСТЕМЫ И РАЗРАБОТКИ

Известны разработки ряда других тепловых насосов. Ниже приведены примеры,- которые могут повлиять на выбор тепловых насосов в будущем.

Абсорбционный цикл домашнего теплового насоса. Как отме­чено в гл. 2, абсорбционный, цикл используют для целей охлажде­ния несколько десятилетий, в том числе и в холодильнике с газо­вым подогревом «Electrolux». Однако для тепловых насосов, так же как и цикл Стирлинга, он еще не «ашел широкого применения. В ряде стран имеются 'программы интенсивных разработок, так что в 80-е годы домашний абсорбционный тепловой насос получит при­менение, а возможно, и станет более привлекательным, чем паро - компрессорный с электроприводом.

Как и другие тепловые насосы, абсорбционные системы исполь­зуют тепло воздуха, воды или грунта. Подобно двигателю Стир­линга они могут использовать любое ископаемое только для полу­чения высокотемпературного тепла и нагрева генератора. Рабочим телом для домашних тепловых насосов служат смеси аммиак — вода, бромистый литий — вода либо R22/E181 (Е181 — раствор тетраэтиленгликольдиметилэфира). Мощность составляет 10— 12 кВт, а типичное значение КПЭ= 1,2-4-1,4. На рис. 5.29 показа­на зависимость КПЭ от температур высокотемпературного и низ­котемпературного источников [31].

Газовые тепловые насосы предназначены для реконструкции зданий. Они конкурируют с газовыми котельными. В этой связи абсорбционные установки обычно конструируют по схеме воздух — вода. Перспективы таких систем в Европе и Англии весьма благо­приятны для замены обычных котлов распространенных систем водяного отопления.

В [31] проведен экономический анализ абсорбционного цикла и найдены значения предельных добавочных капиталовложений (табл. 5.5).

Стоимость энергии в ФРГ в то время, когда проводились расче­ты: газ —0,28 нем. марок/м3; нефть —0,32 нем. марок/л; электри­
чество — 0,11 для малого потребления и 0,10 нем. марок/кВт-ч — для среднего потребления.

Домашний тепловой насос с двойным циклом Ренкина. Типич­ная система с двойным циклом Ренкина (см. гл. 2) разработана Глинведом. Предполагалось получить в ней более высокую эффек­тивность, чем у абсорбционных тепловых насосов, и экономию пер­вичной энергии, значительно большую, чем у тепловых насосов с электроприводом.

Схема Глинведа показана на рис. 5.30: паротурбинный цикл Ренкина непосредственно связан с парокомпрессионным тепловым насосом.

Единственная движущаяся часть — это высокоскоростной ротор на подшипниках с газовой смазкой. Рабочее тело с вы­сокими температурой и давлением расширяется в миниатюрной турбине, дающей мощность для привода центробежного компрес­сора. Часть тепла используется в промежуточном теплообменнике- генераторе для подогрева жидкости, входящей в нагреватель. Два конденсатора подают тепло в систему домашнего отопления, кото­рая может быть как водяной, так и воздушной. Насос для подкач­ки жидкости размещен на том же валу, что и турбокомпрессор. Первичное топливо — газ. Возможна система реверса для получе­ния эффекта охлаждения, как н в абсорбционном цикле.

Магнитный тепловой насос. Недавно в США [33] разработан высокоэффективный тепловой насос, представляющийся перспек­тивным и для домашнего применения. Здесь используется твердый ферромагнитный материал как хладоагент в машине Стирлинга, работающий в широком интервале температур. Благодаря пони­женным капитальным и эксплуатационным расходам стоимость системы составляет 0,2 долл./Вт холодильной мощности. Потенци­альные приложения ее должны быть широки.

Эффект магнитного теплового насоса уже давно используется в лабораторной практике для получения криогенных температур, но дл последнего времени не удавалось найти материалов, позво­ляющих осуществить охлаждение и нагревание при комнатных температурах. Магнитный тепловой насос использует магнетока - лорифнческий эффект в магнитном материале, температура которо­го повышается при наложении магнитного поля и уменьшается при снятии поля.

Реальный высокоэффективный тепловой насос использует ре­генеративный термодинамический цикл с рабочим телом из гадо­линия. Исследования продемонстрировали существенные преиму­щества этого устройства по сравнению с другими тепловыми насо­сами и холодильниками для мощностей от 10 до 1000 кВт при тем­пературах от —40 до —60 °С *.