Питання для самоконтролю

1. Як здійснюється підвищення тиску робочого агента у абсорбційній холодильній установці.

2. Які суміші використовують для здійснення абсорбційного циклу.

3. Які процеси проходять у генераторі і випарнику.

4. Яким чиним можливо підвищити тепловий коефіцієнт абсорбційної установки.

5. Принцип дії абсорбційної холодильної установки.

6. Принцип дії пароежекторної холодильної установки.

7. Як стискається робоче тіло у пароежекторній холодильній установці.

8. Недоліки та переваги води як холодоагенту.

9. Область застосування абсорбційних холодильних установок.

Лекція 17 теплові насоси

17.1 Компресія низкопотенційного природного тепла

Нас отучують величезні запаси енергії, що накопичуються природ-ними акумуляторами – надземними та підземними водами, землею, морем, повітрям та ін. Існує також безліч високотемпературних джерел теплової енергії (+20 ÷ +30 ⁰С), таких, як промислові води та відпрацьо-ване повітря. Тепло на такому температурному рівні сьогодні в Україні не використовується. Щоб використати значні запаси теплової енергії на цьому температурному рівні, необхідно застосовувати технології перет- ворення теплоти первинних теплоносіїв та машину – тепловий насос, яка перенесе тепло від теплоносія з нижчою температурою до теплоносія з вищою температурою, використавши електричну енергію на стиснення холодильного агенту в компресорі.

Основним завданням холодильних установок є виробництво холоду, однак кожна з розглянутих холодильних установок працює в області двох рівнів температур: низкої температури, необхідної для споживачів холоду, і більше високої температури, близької до температури навко- лишнього середовища.

Трансформатор тепла (компресор) механічним шляхом, або гене- ратор абсорбційної установки термохімічним способом, підвищують температурний рівень відповідного холодильного агента. При цьому вода, що охолоджує пари хладоагента в конденсаторі, нагрівається, наприклад, в абсорбційних холодильних установках до 40- 50 °С та може бути використана для технологічних цілей, забезпечуючи в ряді випадків комбіноване виробництво холоду.

При нормальній роботі компресійних холодильних установок охолодна вода в конденсаторі досягає температури порядку 20-30 °С і в більшості випадків не може бути використана для технологічних цілей. Однак у США в ряді випадків холодильні установки, що працюють у літню пору для охолодження води, яка циркулює в системах кондиціювання повітря, у зимовий час використовується як теплові насоси для виробництва тепла на опалення й вентиляцію цих же будинків. Це виявляється економічно доцільним у районах з незначним опалювальним сезоном. У таких схемах вода подається у випарник з водоймища або водопроводу і є джерелом тепла для кипіння хладоагента. Компресор стискає пари хладоагента до температури 60-70 °С, для того щоб одержати температуру води в конденсаторі, необхідну для опалювально-вентиляційоних установок. У деяких випадках роль випарників виконують ребристі повітро- охолоджувачі, усередині трубок яких хладоагент випаровується за рахунок тепла зовнішнього повітря. Варто сказати, що навіть при температурі мінус 15 °С зовнішнє повітря може випаровувати значну кількість холодоагенту. Однак чим нижче температура зовнішнього повітря або води, які використовуються у випарнику, тим більша витрата електроенергії на тепловий насос.

У деяких районах Швейцарії, що володіють великими запасами гідроенергії, але мають недолік палива, також набули засто- сування теплові насоси, що використовують тепло зовнішнього повітря або води рік і озер і які забезпечують постачання промислових підприємств і житлових будинків теплом для опалювально-венти- ляційних установок.

Компресія тепла природних джерел (води й повітря), а також відробленої води і відроблених газів промислових підприємств одержа- ла розвиток з початку другої світової війни. У цей час є установки для центрального опалення, гарячого водопостачання й кондиціювання повітря в житлових будинках і виробничих приміщеннях теплопропродуктивністю до 20 тис. ккал/год при потужностях турбоко- мпресорів до 1000 кВт. Вони в 2-3 рази економічніше установок з електричним обігрівом.

Теплові насоси знайшли широке застосування в різних галузях промисловості, житловому й суспільному секторах:

– у суспільних будинках з кондиціюванням повітря звичайно застосовують реверсивні теплові насоси, що забезпечують охолодження повітря в теплий період і нагрівання в холодний період року;

– у житлово-комунальному секторі за допомогою ТН може здійснюватися автономне теплопостачання котеджів і окремих будинків для опалення й гарячого водопостачання, а так само здійснюється кондиціювання в літній період року;

– на промислових підприємствах різних галузей теплові насоси застосовують для утилізації теплоти низькопотенційних технологічних викидів, водооборотних систем і стоків, з метою використання такого тепла для теплопостачання, опалення й гарячого водопостачання. При необхідності використовується й вироблюваний тепловими насосами холод.