2.8 Тепловые насосы

ТН называют устройства, работающие по обратному термодинамическому циклу и предназначены для передачи тепла от низкопотенциального источника энергии к высокопотенциальному.

Второй закон термодинамики: невозможно создать такой тепловой двигатель, который бы все подведенное тепло превращал в работу. Часть этого тепла он вынужден отдать нижнему источнику теплоты.

В ТН для передачи энергии от НИТ к ВИТ требуется затраты энергии. В настоящее время широкое распространение получили парокомпрессионные ТНУ. В этих установках в качестве рабочего тела используют вещества, которые имеют низкую температуру кипения. Как правило это аммиак и различные фреоны.

Принципиальная схема парокомпрессионной ТНУ:

За счет теплоты от НИТ в испарителе идет процесс парообразования рабочего тела с низкой температурой кипения. Полученный пар направляется в компрессор где происходит сжатие рабочего тела и повышение температуры. Затем пар поступает в конденсатор, где отдает тепло жидкости, циркулирующей в отопительной системе. Образовавшийся конденсат рабочего тела направляется в дроссель-вентиль, там он дросселируется с повышением давления и температуры. После дросселя жидкость снова направляется в испаритель.

Эффективность ТН оценивается коэффициентом трансформации тепла или отопительным коэффициентом μ=q₁/l=(q₂+l)/l, где q₂ - теплота, полученная рабочим телом в испарителе; q₁ – теплота отданная рабочему телу; l – работа, затраченная в компрессоре на сжатие.

μ показывает сколько теплоты отводится для потребления в расчете на единицу затраченной на привод ТН механической работы. Чем больше значение μ, тем больше количество теплоты можно передать ВИТ при одной и той же затраченной работе. μ имеет значение от 3 до 8.

В качестве НИТ (низкопотенциального источника теплоты) используют воздух помещений, почву и подпочвенную воду. Также в качестве НИТ для получения больших мощностей используют морскую, речную и озерную воду, геотермальные источники, а также грунтовые воды. Например, в Швеции в ТНУ в качестве НИТ используется вода Балтийского моря.

ТН изготавливают для автономного обогрева и горячего водоснабжения различных помещений. ТНУ экологически чистые, так как не сжигают топливо. ТНУ являются одними из немногих устройств, которые производят в 3-7 раз больше тепловой энергии чем потребляют энергию на привод компрессора.

ТНУ достаточно давно в больших количествах производят и эксплуатируют во многих странах мира. По прогнозам мирового энергетического агентства к 2020 году 75% теплоснабжения будет осуществляться с помощью ТН.

Достоинством ТНУ является то, что ее можно также использовать для кондиционирования воздуха в летнее время. Огромное количество ТН используется в Японии и США не сколько для отопления, сколько для кондиционирования воздуха в летнее время.

ТНУ позволяет значительно снизить расход электроэнергии на отопление.

3. Содержание

   • Южно-Уральский Государственный Университет
   • 3.7 Малые аэс…………………………………………………………………...23
   • Запасы и ресурсы традиционных и нетрадиционных источников энергии
   • Энергоресурсы планеты
   • Возможности использования энергоресурсов
   • Энергоресурсы России
   • Совершенствование способов производства энергии
   • 2.1 Получение энергии на тэс
   • 2.2 Переменный график электропотребления
   • 2.3 Проблемы передачи электроэнергии
   • 2.4 Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии
   • 2.5 Газотурбинные и парогазовые установки (гту и пгу)
   • 2.6 Магнитно-гидродинамические установки (мгду)
   • 2.7 Топливные элементы
   • 2.8 Тепловые насосы
   • Нетрадиционные источники энергии. Энергетические установки малой мощности
   • Место малой энергетики в энергетике России
   • 3.2 Газотурбинные и парогазовые малые электростанции
   • 3.3 Мини тэц
   • 3.4 Дизельные электростанции
   • 3.5 Газопоршневые электростанции
   • 3.6 Малые гибридные электростанции
   • 3.7 Малые аэс
   • 3.8 Малая гидроэнергетика
   • 4 Возобновляемые источники энергии
   • 4.1 Проблемы использования возобновляемых источников энергии
   • 4.2 Гидроэнергетика
   • 4.3 Солнечная энергия
   • 4.3.1 Преобразование солнечной энергии в тепловую энергию
   • 4.3.2 Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии
   • 4.3.3 Термодинамическое преобразование солнечной энергии в электрическую энергию
   • 4.3.4 Перспективы развития солнечной энергетики в России
   • 4.4 Ветроэнергетика
   • 4.4.1 Особенности использования энергии ветра
   • 4.4.2 Классификация ветроустановок
   • 4.4.3 Производство электроэнергии с помощью вэу
   • 4.4.4 Ветроэнергетика России
   • 4.5 Геотермальная энергетика
   • 4.5.1 Происхождение геотермальной энергии
   • 4.5.2 Техника извлечения геотермального тепла
   • 4.5.3 Использование геотермальных источников для выработки электроэнергии
   • 4.5.4 Использование геотермальных источников для теплоснабжения
   • 4.5.5 Влияние геотермальной энергетики на окружающую среду
   • 4.5.6 Геотермальная энергетика России
   • 4.6 Энергия приливов
   • 4.6.1 Причины возникновения приливов
   • 4.6.2 Приливные электростанции (пэс)
   • 4.6.3 Влияние пэс на окружающую среду
   • 4.6.4 Приливная энергетика России
   • 4.7 Энергия волн и океанических течений
   • 4.7.1 Энергия волн
   • 4.7.2. Энергия океанических течений
   • 4.8 Тепловая энергия морей и океанов
   • 4.8.1 Ресурсы тепловой энергии океана
   • 4.8.2 Океанические тепловые электростанции
   • 4.9 Использование энергии биомассы
   • 4.9.1 Ресурсы биомассы
   • 4.9.2 Термохимическая конверсия биомассы (сжигание, пиролиз, газификация)
   • 4.9.3 Биотехнологическая конверсия биомассы
   • 4.9.4. Экологические проблемы биоэнергетики
   • 5 Утилизация твердых бытовых отходов (тбо)
   • 5.1 Характеристика твердых бытовых отходов (тбо)
   • 5.2 Переработка тбо на полигонах
   • 5.3 Компостирование тбо
   • 5.4 Сжигание тбо в специальных мусоросжигательных установках