Тепловые насосы

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ ДЛЯ ДОМАШНЕГО ПРИМЕНЕНИЯ

Сбросное тепло используется в домашних условиях для отопле­ния, горячего водоснабжения и, более редко, для того самого про­цесса, в котором оно возникает. Особенно интересна работа, отно­сящаяся к последней категории, проводимая в Голландии, где теп­ловой насос применен для домашней сушилки посуды. Тепло вы­брасываемого влажного воздуха используется для подогрева су­хого, подаваемого в сушилку. В системах с замкнутым циклом до­стигается существенная экономия энергии [29].

Сушилки посуды еще не получили широкого распространения. Так, например, в Голландии в 1972 г. только 5 домов из 100 исполь­зовали сушилки, тогда как стиральные машины применяли 85 из 100. Однако тенденция такова, что количество сушилок может воз­расти до 50 на 100 домов с ежегодным потреблением 10® кВт-ч электроэнергии для нагрева, что представляет существенную долю национального потребления энергии.

Некоторые сушилки посуды используют замкнутый цикл, когда теплый влажный выброс охлаждается водой или входящим возду­хом. Иногда используется открытый цикл с выбросом влаги пря­мо в' атмосферу. Сушилка замкнутого цикла показана на рис. 5.25, а, а ее основные характеристики приведены в табл. 5.4. К необходимому времени сушки — 62 мин добавляется еще 10 мин для охлаждения одежды с затратой некоторой энергии на привод охлаждающего вентилятора. Тепло для сушки поставляется за счет электроэнергии.

Применение-теплового насоса (рис. 5.25,6) дает существенное снижение потребления энергии. Теплый влажный воздух из сушил­ки проходит в испаритель теплового насоса и охлаждается. При охлаждении из него выпадает влага, и воздух становится пригод­ным для рециркуляции. В испарителе используются как явная, так и скрытая теплота уходящего воздуха. Рециркулирующий воздух проходит сквозь конденсатор и нагревается теплотой конденсации. Вторая колонка табл. 5.4 показывает расчетные характеристики такой сушилки замкнутого цикла с тепловым насосом, откуда вид­но, что достигается экономия энергии около 48%.

Испытания сушилки открытого цикла с тепловым насосом по­казали утрату части преимуществ из-за неиспользования рецирку­ляции. Как видно из табл. 5.4, максимальная температура воздуха в стандартной сушилке, измеренная на входе, составляет около

Таблица 5.4. Характеристики сушилок

Характеристика

Загрузка белья, кг Начальная влажность белья[13], % Конечная влажность, % Испаряемая вода, кг Время сушки, мин Полное время цикла, мин Мощность, кВт Потребление энергии, кВт-ч Удельные энергозатраты, кВт-ч/кг Максимальная температура воздуха,

114 °С. Для получения такой температуры с помощью теплового насоса необходима температура конденсации 125—130 °С. В экс­периментах применяли хладоагенты R11 или R113, имеющие вы­сокую критическую температуру, но не удалось подобрать герме­тичный компрессор, и удельная теплопроизводительность была низ­кой. В конце концов был выбран хладоагент R12, и из-за его низ­кой критической температуры (112°С) требуемая рабочая темпе­ратура оказалась недостижимой. Снижение рабочей температуры воздуха до 72°С компенсировалось повышением расхода воздуха.

О работе сушилки с тепловым насосом можно судить по рис. 5.26. Ее этапы таковы:

1. В момент t—0 включается компрессор, и в течение 2 мин давление хладоагента достигает 1,5 МПа.

2. В момент t=2,25 мин включаются сушилка и внутренний вентилятор, а давление повышается до 1,6 МПа.

3. В момент ^=5 мин включается внешний вентилятор, необхо­димый при увеличении расхода воздуха; давление возрастает до 2,1 МПа.

4. Через час компрессор отключается, но вентилятор и барабан продолжают вращаться еще 10 мин.

Здесь КОП теплового насоса был равен 2,1 и согласно испыта­ниям экономия энергии составляла 38—41%. До настоящего вре­мени данных о стоимости установки нет, проводится дальнейшая работа по объединению сушилки с тепловым насосом, оптимиза­ции путей циркуляции воздуха и снижению потерь тепла. Реко­мендован более подходящий компрессор.