17 Тепловые насосы. Их назначение и принцип действия

Тепловой насос — устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой. Термодинамически тепловой насос аналогичен холодильной машине. Однако если в холодильной машине основной целью является производство холода путём отбора теплоты из какого-либо объёма испарителем, а конденсатор осуществляет сброс теплоты в окружающую среду, то в тепловом насосе картина обратная. Конденсатор является теплообменным аппаратом, выделяющим теплоту для потребителя, а испаритель — теплообменным аппаратом, утилизирующим низкопотенциальную теплоту: вторичные энергетические ресурсы и (или) нетрадиционные возобновляемые источники энергии.

Режим работы теплового насоса в кондиционерах с функцией обогрева, реализуется за счет установки обратного четырех-ходового крана, который обеспечивает реверсивное движение хладагента в системе, т.е. физически меняет местами испаритель и конденсатор. (Класс тепловых насосов Воздух\Воздух). Тепловые насосы классов воздух\воздух не являются технически иными устройством нежели кондиционеры, по сути это одно и тоже устройство, разница состоит только в направлении движения хладагента и функций которые выполняют внутренний и наружный блок. Когда внутренний блок системы выполняет функцию испарителя хладагента, а внешний блок конденсатора хладагента - система работает в роли кондиционера. Когда же внутренний блок выполняет функцию конденсатора хладагента, а внешний блок испарителя хладагента - система работает в роли теплового насоса. Функции внутренних и наружных блоков меняются за счет изменения направления движения хладагента в холодильно\нагревательном контуре системы через электронно-механический четырех-ходовой кран.

По прогнозам Международного энергетического агентства, тепловые насосы будут обеспечивать 10 % потребностей в энергии на отопление в странах ОЭСР к 2020 году и 30 % — к 2050 году

В зависимости от принципа работы тепловые насосы подразделяются на компрессионные и абсорбционные. Компрессионные тепловые насосы всегда приводятся в действие с помощью механической энергии (электроэнергии), в то время как абсорбционные тепловые насосы могут также использовать тепло в качестве источника энергии (с помощью электроэнергии или топлива).

В зависимости от источника отбора тепла тепловые насосы подразделяются на

1) Геотермальные (используют тепло земли, наземных либо подземных грунтовых вод)

2) Воздушные (источником отбора тепла является воздух)

3) Использующие производное (вторичное) тепло (например, тепло трубопровода центрального отопления). Подобный вариант является наиболее целесообразным для промышленных объектов, где есть источники паразитного тепла, которое требует утилизации.

18 Методы энергосбережения в высокотемпературных установках

Экономия энергии заключаются в эффективном использовании энергоресурсов, для чего применяются различные по своей сути методы энергосбережения. Они должны быть технически осуществимы и экономически обоснованы, не иметь негативного влияния на экологию и социальную сферу жизни.

По существу все методы энергосбережения сводятся к снижению бесполезных потерь энергии. Проведенный анализ показал, что при передаче электроэнергии теряется лишь 9-10%, в то время как при потреблении происходит до 90% потерь. Поэтому особое внимание к применению методов энергосбережения уделяется именно в сфере энергопотребления.

Одним из главных методов энергосбережения является внедрение энергосберегающих технологий в промышленности. Происходит усовершенствование технологического процесса, топливно-энергетические ресурсы используются более эффективно. Разработано немало устройств, позволяющих уменьшить потери электроэнергии при работе электрооборудования. Применение таких устройств особенно актуально для механизмов, которые имеют неодинаковую нагрузку в разный период времени: насосы, конвейеры, вентиляторы и т.п.

К методам энергосбережения, применяющимся как на производстве, так и в быту, относятся мероприятия по экономии электроэнергии на освещении. Необходимо максимально использовать дневной свет, в том числе повышать прозрачность и увеличивать площадь окон, ставить дополнительные окна. Световые источники должны размещаться наиболее оптимально и использоваться только по необходимости. Лампы накаливания заменяются энергосберегающими. Уже давно одним из методов энергосбережения является применение автоматических систем освещения, когда свет включается только по необходимости. Освещение отключено в дневное время. Когда наступают сумерки, на выключателе активизируется микрофон. При возникновении шума в радиусе до 5 метров происходит автоматическое включение света. Он горит, пока кто-то находится в помещении. В таких системах освещения используются энергосберегающие лампы.

Каждый человек может применять методы энергосбережения у себя дома, существенно сократив тем самым расход электроэнергии. Заменив лампы накаливания энергосберегающими лампами, выключая неиспользуемые приборы из сети, вовремя удаляя из электрочайника накипь, используя светлые шторы, обои и т.д. можно существенно снизить затраты электричества.