• Новости
  • Сахара: отопление, канализация, водоснабжение
     

    Главная

    Новости

    Лепнина потолка Киев
    лепнина потолка Киев http://zolotar.kiev.ua/?page=price

    Скачать полный прайс-лист, MS Word, архив ZIP

    Скачать полный прайс-лист, MS Word, архив ZIP

    Как к нам проехать?

    Как к нам проехать?

    Області застосування теплових насосів

    Досвід застосування теплових насосів для теплопостачання в південних районах України

    Забезпечення теплопостачання житлових і виробничих приміщень на основі енергетичних технологій з використанням теплових насосів (ТН) - один з найбільш динамічно розвиваються напрямків світової відновлюваної енергетики. Щорічне зростання кількості встановлюваних майже в тридцяти країнах таких систем оцінюється в 10%, а загальна кількість вже працюючих ТН наближається до мільйона. Величина встановленої теплової потужності досягає 10100 МВт, а щорічне виробництво теплової енергії становить близько 59000 ТДж (16470 ГВтч) [2]. Найбільш поширеними є ТН, що використовують в якості зовнішнього джерела теплової енергії низькопотенційне розсіяне тепло зовнішнього повітря (цикл «повітря-повітря») або грунту на невеликих глибинах (цикл «грунт-вода»).

    Розширення застосування в Україні систем теплопостачання на основі ТН йде, безумовно, недостатньо високими темпами. Є нечисленні приклади спроб установки таких систем в Криму, Києві, Харкові, Приблизні оцінки кількості встановлених в м.Миколаєві ТН фірм Samsung, LG, Panasonic, Dekker, McQuay та ін., Що працюють в режимі «повітря-повітря», наведені на рис. 1.

    1

    Представлені на рис. 1 дані є приблизними, оскільки не з'являється можливим врахувати кількість ТН, встановлених приватними підприємцями, у володінні яких може перебувати до 30% обсягу цього ринку послуг. Найбільш поулярнимі кондиціонерами, що працюють в режимі теплового насоса, є кондиціонери потужністю 9000 BTU (2,6 кВт) і 12000 BTU (3,5 кВт).

    Найкращою областю роботи таких ТН є діапазон температур зовнішнього повітря від 0 до 15 ° С. Практика показує, що при температурах навколишнього повітря нижче мінус 5 ° С відбувається обмерзання поверхонь випарника, і робота теплового насоса припиняється.

    На рис. 2 показано реальну зміну інтегрального значення холодильного коефіцієнта (відношення корисної потужності теплового насоса до витраченої електричної потужності на організацію циклу) з урахуванням ефекту обмерзання теплообмінної поверхні випарника від температури зовнішнього повітря.

    Як видно з рис. 2, при температурах зовнішнього повітря нижче 0 ° С холодильний коефіцієнт може виявитися менше 1. При значеннях холодильного коефіцієнта менше 1 використання теплового насоса нераціонально. Простіше використовувати електричний або інший обігрів приміщення. До того ж, обмерзання поверхні випарника може привести до виходу з ладу поршневої групи компресорів.

    Наведений короткий аналіз роботи ТН циклу «повітря-повітря» служить основою для оцінки можливості використання низькопотенційної енергії грунту.

    Схема опалення приміщення тепловим насосом, що використовують низькопотенційне тепло грунту, показана на рис. 3. У приміщенні 1расположен конденсатор робочого середовища теплового насоса (наприклад, хладони 134, 404, 407 і ін.). Сконденсувалася хладон надходить через дросельний клапан 3 в випарник 4, який розташований в грунті під опалювальним приміщенням. Тепло грунту Q3 може бути сприйнято робочим тілом в випарнику 4в тому випадку, якщо температура випаровування робочого тіла нижче температури грунту. Пари хладону забираються з випарника 4компрессором 2и подаються в конденсатор 3. Тепло конденсації парів робочої середовища QK надходить в приміщення 1. Температура повітря в приміщенні визначається балансом між котрі вступили теплом QK і тепловтратами в навколишнє середовище Qп. Таким чином відбирається низькопотенційна енергія від грунту для обігріву приміщення в холодний період часу. Описана схема трансформації енергії є найпростішою, але вона дозволяє сформулювати потрібний перелік питань для оцінки можливості застосування її в умовах України.

    Можливість використання трансформаторів низькопотенційної енергії поверхневих шарів грунту повинна грунтуватися на термодинамічній і техніко-економічному аналізі як самих установок трансформації енергії, так і вартісних характеристик експлуатації обладнання будівель і споруд та ін.

    В першу чергу оцінюється енергетичний потенціал грунту в місці розташування опалювального приміщення. Енергетичний потенціал грунту багато в чому залежить від геології місцевості, типу грунту і глибини залягання грунтових вод [1,3,4].

    З метою визначення теплового потенціалу деякого обсягу грунту, який може бути використаний тепловим насосом, розглядається механізм теплообміну в системі «грунт - робоче середовище теплового насоса» (рис.4).

    Тепловіддача від грунту до робочого середовища теплового насоса визначається балансом тепла, відданого від грунту трубі колектора теплового насоса, і кількістю тепла, прийнятим робочим середовищем теплового насоса. Рівняння тепловіддачі в цьому випадку має такий вигляд:

    (1)

    де Тg- температура грунту, ° С;

    Т - поточне значення температури робочого середовища, ° С;

    Сp- теплоємність робочого середовища, кДж / (кг / град);

    М - масова витрата робочого тіла через поперечний переріз колектора, кг / с;

    dT- зміна температури робочого середовища на елементарному ділянці dx, ° C;

    R- сумарне термічний опір тепловіддачі від грунту робочому середовищі теплового насоса.

    Вважаючи, що Сp, MuR - величини постійні, розділяючи змінні і проинтегрировав рівняння (1) в межах зміни довжини колектора від 0 до Lі температури робочого середовища від Tw1до Tw2, отримаємо залежність для розрахунку температури робочого середовища теплового насоса на виході з колектора:

    де

    Рівняння (2) показує, що визначальним параметром для роботи теплового насоса, що вживає низькопотенційне тепло грунту, є температура ґрунту і динаміка її зміни. Стає необхідним вивчення динаміки зміни температури грунту в залежності від пори року і глибини.

    Сонячна радіація, яка в середньому становить 1,4 кВт / м2 / сут, формує запаси низько потенційного тепла в грунті безпосередньо у його поверхні. На сьогоднішній день при постійному зростанні вартості традиційних енергоносіїв актуальною стає завдання визначення можливості використання цих запасів низько потенційного тепла.

    Кількісною характеристикою запасів цього тепла є залежність розподілу температури грунтів від глибини і періоду пори року. Динаміка зміни температури грунту на різних глибинах, а також максимальні і мінімальні значення температур грунту на його поверхні дозволяють визначити запаси енергії і в подальшому сформулювати вимоги до теплових насосів.

    Були проведені дослідження зміни температури грунту в м.Миколаєві в залежності від пори року і глибини. Вибір місця досліджень був заснований на необхідності оцінки впливу грунтових вод на температурні поля в шарах грунту. Встановлено, що розподіл температури грунту залежить від ряду показників. А саме, від складу грунту, наявності рослинності на поверхні грунту, кількості опадів, що випали і ін. Заміри температури проводилися на таких глибинах: 0,2; 0,8; 1,2; 3,2 і 8,6 м. На глибині 8,6 м існує водоносний шар. Дебіт водоносного шару становить близько 1 м3 / год. Заміри проводились один раз на тиждень протягом одного року.

    Заміри проводились один раз на тиждень протягом одного року

    Так як температура повітря величина стабільна, то результати зміни вимірювань представлені у вигляді різниці температури грунту (Тg) на встановлених глибинах і усередненої температури повітря за місяць (Tв) в залежності від останньої. Усереднені дані досліджень наведені на рис. 5.

    Характер зміни температури грунту протягом року дещо відрізняється від характеру змін температури повітря. Зі збільшенням глибини спостерігається збільшення інерційності в динаміці зміни температури грунту. Це пов'язано з впливом теплових потоків від більш глибоких шарів грунту. На глибині 3,2 метра зафіксовано сезонне зміна температури грунту в діапазоні близько 7 ° С. Сезонні коливання температури повітря практично не впливають на температуру ґрунту на глибинах понад 8,6 м. На цій глибині сезонні зміни температури грунту в межах від +10 до + 12 ° С. Відповідно, горизонт залягання грунтових вод на глибині 8,6 м є досить потужним акумулятором низкопотенциальной енергії і має суттєвий вплив на температурне поле в верхніх шарах грунту. З точки зору використання трансформаторів низько потенційного тепла ґрунту для цілей опалення приміщень, стає раціональним подальше проведення досліджень температурних полів в грунті при різній глибині залягання грунтових вод і для різних регіонів України.

    В даний час найбільш освоєні парові теплові насоси. Як правило, робочим середовищем таких насосів є різні хладони. Марка хладону визначається в основному температурними параметрами циклу трансформації енергії. Виходячи з даних динаміки сезонної зміни температури грунту, визначається гранична нижнє значення температури останнього. Якщо температура грунту нижче за це значення, то подальший відбір тепла від грунту пов'язаний зі збільшенням глибини промерзання його верхніх шарів. А це пов'язано з надійністю будівель або споруд, що знаходяться над місцем розташування колектора теплового насоса. Розрахунки показують, що значення мінімально допустимої температури грунту має бути не нижче 5-7 ° С на глибині до 8 м для регіонів України, в яких зафіксована мінімальна температура повітря в зимовий період мінус 20 ° С. Якщо при роботі теплового насоса температура грунту стає нижче зазначених значень, то відбуваються суттєві відхилення сезонних коливань температури грунту від природних циклів.

    Отримане обмеження по мінімально допустимій температурі грунту визначає максимальну потужність теплового насоса для конкретного випадку його використання.

    Теоретична оцінка кількості тепла, яке можна зняти зі 100 м2 поверхні грунту, розташованої паралельно поверхні землі на глибині від 3 до 8 метрів, показує, що воно може забезпечити обігрів 2-3 м2 приміщення протягом опалювального сезону без додаткового акумулювання енергії. Якщо забезпечити акумулювання енергії в цьому обсязі грунту в літній період, то без додаткових заходів щодо запобігання розсіювання тепла можна забезпечити опалення приміщення площею 10 м2 і висотою до 2,7 м. Розрахунки, які виконувалися при температурі зовнішнього повітря мінус 15 "С, показують, що для опалення 1 м2 приміщення протягом всього опалювального сезону необхідно трансформувати тепло 45-50 м3 ґрунту, що лежить під будівлею. Якщо вживати в якості робочого тіла хладони різних марок, то витрата циркулюючого в цьому обсязі грунту робочого тіла становитиме близько 25-28 кг / год. Рівномірний розподіл цієї кількості робочого тіла за вказаною обсягом грунту є досить складним інженерним завданням. Таким чином, без концентрування низько потенційного тепла вельми проблематично використання трансформаторів тепла для цілей опалення приміщень.

    Одним з ефективних концентраторів низько потенційного тепла можуть бути ґрунтові води, так як вони представляють собою в основному підземні потоки. Попередні розрахунки необхідної кількості тепла на опалення приміщення площею 250 м2 показують, що при використанні теплового насоса досить 10 м3 / год води з початковою температурою 10 ° С. В даному випадку температура води на виході з випарника становить близько 7 ° С, а температура кипіння холодоагенту НЕ знижується нижче 5 ° С. При таких параметрах холодильного циклу холодильний коефіцієнт теплового насоса становить орієнтовно 2,6-2,7. Іншими словами, для отримання 1 кВт теплової потужності потрібно затратити близько 0,4 кВт електричної потужності. А так як вода має гарні теплофізичними властивостями, то випарники будуть досить компактними і нескладними у виготовленні.

    Досить цікаво напрямок концентрації низкопотенциальной енергії поверхневих шарів грунту шляхом використання термосифонів.

    Вживання енергії з грунту викликає зниження його температури в районі розміщення випарника теплового насоса. Але зазвичай рівновагу швидко досягається за рахунок тепла, що надходить з навколишнього середовища до місця розташування випарника. У зв'язку з тим, що коефіцієнт тепловіддачі від робочого тіла в момент його випаровування великий (наприклад, для хладонов 134, 404 і ін. Він може досягати значень 10000 Вт / (м • К)), то сприйняття випарником тепла грунту визначається його показниками: теплопровідністю, щільністю, теплоємністю, температуропроводностью і вологістю [1, 3]. Але слід враховувати, що ці параметри нестабільні і залежать від періоду часу року, в основному, від кількості опадів, що випали і ін.

    Аналіз складових термічного опору тепловіддачі від грунту робочому середовищі теплового насоса показує, що граничною величиною є термічний опір грунту, прилеглого до поверхні труби колектора теплового насоса. Рівняння для розрахунку зовнішньої тепловіддачі до циліндричної стінки від навколишнього середовища має такий вигляд:

    де Н - відстань від поверхні труби до шару грунту, в якому градієнт температури прагне до нуля, м;

    λg - коефіцієнт теплопровідності ґрунту, Вт / мград;

    d2- зовнішній діаметр труби, м;

    Тр - температура на поверхні труби, ° С.

    Зі збільшенням зовнішнього діаметра труби при збереженні її товщини значення теплового потоку збільшується. Це дозволяє зробити припущення про те, що при використанні термосифонів великого діаметру можна значно збільшити глибину їх розміщення. А це дозволить значно збільшити площу грунту, від якого можна відбирати тепловим насосом низькопотенційне тепло.

    Проектування і впровадження в промислове використання теплових насосів з термосифонного концентраторами низько потенційного тепла ґрунту вимагає проведення попередніх теоретичних і експериментальних досліджень процесів тепло- і масообміну в таких термосифонних концентраторах низько потенційного тепла ґрунту.

    висновки

    Вживання низкопотенциальной енергії грунту без додаткової акумуляції тепла (наприклад, сонячної енергії) в літній період нераціонально.
    Проведений попередній аналіз допомагає зробити висновок про доцільність проведення подальших досліджень застосування теплових насосів для обігріву приміщень при використанні низько потенційного тепла грунтових вод або термосифонних концентраторів низько потенційного тепла ґрунту.

    Конвекторы Adax Multi — стиль, качество и надежность

    Новинка!
    Конвекторы Adax Multi  — стиль, качество и надежность

    Flores Dual — настенный газовый котел с проточным газообменником

    Flores Dual  — настенный газовый котел с проточным газообменником

    Guess Who designed it
    ©

    2005 Салон «Сахара»
    ЧП Бондарь Олег Михайлович

    ул. Прохоровская, 37, Одесса, Украина
    Телефон/факс: +38 (048) 711–18–75
    E-mail: [email protected]