Тепловое аккумулиров ание энергии

Тепловые насосы

6.1.2. Общие соображения

Управление работой большинства современных тепловых насосов осуществляется операциями включения и выключе­ния, т. е. такими же способами, как и в случае отопительных котельных агрегатов (разд. 6.2). При этом потери в тепловых насосах меньше, чем у отопительных котлов, так как темпе­ратура на выходе из насоса ниже и только часть системы находится при выходной температуре; отсутствуют также потери с уходящими газами. Однако, для того чтобы тепло­вой насос вышел на расчетный режим, требуется некоторое время, в течение которого коэффициент использования тепла только медленно приближается к номинальной величине. Таким образом, потери при пуске и остановке тепловых насо­сов могут быть даже больше, чем для топок водогрейных котлов.

6.1.3. Буферное аккумулирование

Системы теплоснабжения часто обеспечиваются времен­ными реле для снижения частоты включений. Тем не менее применение буферного аккумулирования в линии теплоснаб­жения целесообразно почти во всех случаях использования

Тепловые насосы

Рис. 6.8. Буферный аккумулятор для теплового насоса [6.12].

/ — воздушно-водяной тепловой насос; 2 — вспомогательный котел; 3 — буферный аккумулятор; 4 — аккумулятор горячей бытовой воды.

тепловых насосов для жилых помещений с водой в качестве теплоносителя [6.11].

Для воздухо-воздушных тепловых насосов низкая частота включения может быть достигнута только при сравнительно большой разности между входной и выходной температурами или путем регулирования производительности.

Обычно применяются буферные аккумуляторы вытесни­тельного типа (рис. 6.8) с целью уменьшения эксергетических потерь на смешение, которые ухудшают коэффициент исполь­зования тепла увеличением выходной температуры теплового насоса при заданной температуре теплоснабжения. В случае перерывов в электроснабжении теплового насоса с электро­приводом буферный аккумулятор перекроет во время пиковой нагрузки этот провал так же, как это делается в случае элек­трических котлов.

Регулирование скорости тепловых насосов с электропри­водом сейчас обходится довольно дорого, но для тепловых насосов с дизельным или газовым двигателем оно значительно дешевле [6.13]. С другой стороны, регулирование скорости возможно только в определенном интервале, а потери при пусках и остановах тепловых насосов с приводом от двига­теля внутреннего сгорания даже выше, чем в случае электро­привода, вследствие значительных потерь в двигателе помимо потерь в системе самого теплового насоса. Таким образом, буферное аккумулирование может быть даже полезно для тепловых насосов с регулируемыми рабочими характери­стиками.

Буферное аккумулирование применяется в системах про­изводства горячей бытовой воды с помощью тепловых насо­сов не только для снижения частоты включений, но и для

Тепловые насосы

а 6

Рис. 6.9. Воздушно-водяной тепловой насос для производства горячей бы­товой воды [6.14].

а — блочная установка; 6 — тепловой насоо о раздельными агрегатами / — венти­лятор; 2 — компрессор; 3 — испаритель; 4 — дроссель; 5 — конденсатор; в — акку­мулятор горячей воды; 7 — линия подачи горячей бытовой воды; < — подача хо­лодной воды.

снижения проектной мощности теплового насоса, который в противном случае должен быть рассчитан на высокое пиковое потребление [6.13].

Теплопередача от рабочей среды к аккумулятору может быть прямой или косвенной (рис. 6.9,а, б).

6.1.4. Низкотемпературное аккумулирование

с использованием теплоты фазового перехода

При работе тепловых насосов систем ТАЭ, в которых ис­пользуется солнечный подогрев или подвод тепла от окру­жающего воздуха, может возникнуть необходимость в допол­нительном кратковременном аккумуляторе на низкотемпера­турной (источник тепла) стороне [6.15].

Аккумулирование с использованием тепла фазового пере­хода (замораживание воды при О °С) является очень эффек­тивным методом низкотемпературного аккумулирования. Были разработаны различные системы аккумулирования с за­мораживанием воды, и сейчас они применяются во многих странах [6.12]. Однако аккумулирование энергии посред­ством льда особенно выгодно в климатических зонах, где нагрузки на охлаждение в летнее время сравнимы с нагруз­ками на обогрев в зимнее, что допускает годовое циклирова-

Тепловые насосы

Рис. 6.10. Упрощенная схема энергетического аккумулятора с годовым цик­лом [6.16].

/ — коллектор; 2 — охладитель; 3 — кондиционирование; 4 — компрессор; 5 — конден­сатор; 6 — испаритель; 7 — внутренний змеевик; 8 — горячая вода; 9 — резервуар для льда; /0 —холодная вода; //—бак горячей воды.

ние, т. е. эффективное двойное использование системы тепло­вого аккумулирования.

На рис. 6.10 показана разработанная в США энергетиче­ская система с годовым циклом |6.16). Тепловой. насос снаб­жает теплом дом от водяного резервуара емкостью 70 м3. Зимой вода замерзает и аккумулирует холод, служащий для целей охлаждения летом. После того как весь лед растает, тепловой насос работает в ночное время, отводя тепло через наружный теплообменник (змеевик), и намораживает лед для потребностей следующего дня. В этом режиме аккумуля­тор работает как кратковременный аккумулятор холода. В местностях с холодным климатом, где потребности в тепле превышают потребности в охлаждении, для системы ТАЭ необходим дополнительный источник тепла, например в виде простых солнечных панелей, работающих при низкой темпе­ратуре.

Горячая вода для домашних нужд производится в охла­дителе пара, выходящего из компрессора системы. С помощью такого устройства можно обеспечить температуру воды, пре­вышающую температуру конденсации охладителя. Экспери­менты показали, что годовая экономия электроэнергии при использовании описываемой системы достигает 50 % по срав­нению с системой обогрева электрическим током зимой и электрического кондиционирования летом.

Рис. 6.11. Вертикальный грунтовой теплообменник для аккумулирова­ния энергии в подпочвенном слое с тепловой подзарядкой от воз­душного теплообменника [6.17].

Тепловые насосы

І — радиатор; 2 — воздушный теплооб­менник; 3 — тепловой насос.

6.1.5. Низкотемпературное подпочвенное аккумулирование

Другим средством низкотемпературного теплового акку­мулирования могут служить подпочвенные теплообменники. Неглубоко закопанные в землю горизонтальные трубы яв­ляются простейшими аккумуляторами такого типа, но для них характерны значительные тепловые потери.

Вертикальные теплообменники (рис. 6.11) обеспечивают еще большее аккумулирование при значительно меньшей за­нимаемой площади и с меньшими перемещениями грунта (что важно в условиях плотной городской застройки). Однако небольшой прямой теплообмен с окружающей средой и окру­жающим подпочвенным слоем все же существует, и поэтому есть необходимость подзарядки такого аккумулятора в летнее время солнечной энергией или тепловой энергией из окру­жающего воздуха, если нет грунтовых вод для подзарядки [1.32].

6.1.6. Аккумулирование энергии, основанное на разности концентраций

На рис. 6.12 показана схема использования низкотемпе­ратурного подпочвенного термоаккумулятора и пульсирую­щего полузакрытого теплового насоса с сухой абсорбцией и с тепловым аккумулированием, основанным на разности кон­центраций, а не на разности температур (т. е. осуществляе­мым при комнатной температуре). Вода используется в каче­стве рабочего тела, Na2S — в качестве абсорбента (7000 кг

Тепловые насосы

Рис. 6.12. Низкотемпературный аккумулятор с абсобционным тепловым на* сосом (энергоаккумулирующая система «Тепидус», Швеция) для дома на одну семью [6.18].

1 — солнечный коллектор; 2 — резервный источник тепла; 8 — бытовая вода; 1 — радиатор; 5 — насос; о —тепловой аккумулятор (NiiS); Т — редуктор давления; 8 — контрольно-измерительное устройство; 9 — грунтовой теплообменник; 10 — водя­ной бак о конденсатором н испарителем.

Na2S аккумулируют примерно 7000 кВт-ч). Солнечная энер­гия от коллекторов площадью 40 м2 используется в качестве высокотемпературного (45—100 °С) источника тепла, а поч­ва— в качестве низкотемпературного источника тепла. Тем­пература подаваемого теплоносителя 50—60 °С, мощность зарядки 20 кВт, мощность разрядки 10 кВт.

В качестве альтернативного варианта. системы, заряжае­мой при помощи солнечной энергии, были предложены пере­движные аккумулирующие агрегаты описанного типа для передачи тепла к источнику отработанного промышленного тепла или от него [6.18].

Тепловое аккумулиров ание энергии

Как сделать теплый пол своими руками?

Система “теплый пол” уже давно не является новинкой, поскольку прочно обосновалась в обиходе современных жителей мегаполисов.

Доставляем медикаменты – бизнес, спасающий жизни

В современном мире прогрессирует большое количество разнообразных болезней, которые опасны для жизни. Порой для спасения человека необходимы всего лишь несколько таблеток, которых нет в наличии. Государство не всегда может обеспечить …

Автомобили с аккумулированием теплоты фазового перехода или тепла нагретого теплоносителя

Использование высокотемпературных аккумуляторов на базе тепла фазового перехода в двигателях Стирлинга было предложено для автобусов и легковых автомобилей [8.19— 8.22]. Фирмой Sigma Research Inc. разработан проект автомо­биля с дальностью пробега …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua