Разработка системы теплоснабжения административного здания с применением теплового насоса
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
промышленных помещений. Речь идет о так называемой контролируемой вентиляции: тепловой насос регенерирует тепло отточного воздуха и нагревает свежий воздух;
для удаления из помещений излишней влажности. Данная функция может быть полезна в области хранения продуктов питания, для хранения зерна, фруктов, овощей, для хранения древесины - везде, где необходимо сохранение определенного уровня влажности.
Основным достоинством теплового насоса является его высокая эффективность по сравнению со всеми видами котельных. Учитывая КПД выработки электроэнергии на ТЭЦ, очевидно, что применение теплового насоса в 1,2 - 2,5 раза выгоднее самых эффективных (газовых) котельных. Тепловой насос является исключительно энергоэффективной установкой: внедрение тепловых насосов позволит экономить до 268 кг угля, 84 кг мазута, 58 м3 газа на каждую произведенную Гкал тепла.
Применение и особенно производство тепловых насосов в нашей стране развивается с большим опозданием. Пионером в области создания и внедрения тепловых насосов в бывшем СССР был ВНИИхолодмаш. В 1986-1989 гг. ВНИИхолодмашем был разработан ряд парокомпрессионных тепловых насосов теплопроизводительностью от 17кВт до 11,5МВт двенадцати типоразмеров вода-вода (в том числе морская вода в качестве источника низкопотенциального тепла для тепловых насосов теплопроизводительностью 300…1000кВт), вода-воздух (тепловые насосы на 45 и 65кВт). Большая часть тепловых насосов этого ряда прошла стадию изготовления и испытания опытных образцов на пяти заводах холодильного машиностроения. Четыре типоразмера выпускались серийно (тепловые насосы теплопроизводительностью 14; 100; 300; 8500кВт).
В нашей стране основным производителем тепловых насосов в течение 15 последних лет является ЗАО Энергия , г. Новосибирск. На ее счету 126 запущенных тепловых насосов и теплонасосных станций в России и ближнем зарубежье, что составляет 84% от общего числа тепловых насосов, произведенных в нашей стране. Общая тепловая мощность их составляет около 54 мегаватт. Эти установки сосредоточены на самых различных объектах - на промышленных предприятиях, в сельских хозяйствах, социальных учреждениях, частных жилых помещениях. Они используют также самые различные виды низкотемпературного тепла - артезианские скважины, водоводы, тепло градирен, оборотную воду на производственных участках.
2.3 Принцип действия теплового насоса
Теоретическая основа теплового насоса - это термодинамические циклы - круговые процессы в термодинамике, т.е. такие процессы, в которых начальные и конечные параметры, определяющие состояние рабочего тела (давление, объём, температура, энтропия) совпадают. Термодинамические циклы используются в тепловых машинах для превращения тепловой энергии в механическую работу, а также для охлаждения/нагрева при использовании обратного цикла. Тепловая машина состоит из рабочего тела, которое и проходит цикл нагревателя и холодильника (с помощью которых меняется состояние рабочего тела).
Рисунок 2.2 - Схема контуров теплового насоса
Тепловой насос состоит из трёх контуров: так называемого земляного (реально это может быть воздушный, водный или грунтовый контур), внутреннего и отопительного. В земляном контуре происходит отбор тепла (в разных моделях тепловых насосов температура земляного контура от -13 до +5С), которое внутренний контур перекачивает, превращая его на подаче в отопительном контуре в температуру 55-65 С с помощью рабочего тела (хладагента).
- конденсатор; 2 - дроссельный вентиль; 3 - испаритель; 4 - компрессор.
Рисунок 2.3 - Схема теплового насоса
Кроме того, во внутреннем контуре имеется:
-терморегулятор, являющийся управляющим устройством;
-хладагент, циркулирующий в системе (газ с определенными физическими характеристиками).
Хладагент под давлением через дроссельный вентиль поступает в испаритель, где за счёт резкого уменьшения давления происходит испарение. При этом хладагент отнимает тепло у внутренних стенок испарителя, а испаритель, в свою очередь, отбирает тепло у земляного контура, за счёт чего происходит его постоянное охлаждение. Компрессор засасывает из испарителя хладагент, сжимает его, за счёт чего температура хладагента повышается и выталкивает в конденсатор. Кроме того, в конденсаторе нагретый в результате сжатия хладагент отдаёт полученное тепло (температура порядка 85-125 С) в отопительный контур и окончательно переходит в жидкое состояние. Процесс повторяется вновь. При достижении необходимой температуры терморегулятор размыкает электрическую цепь, и компрессор останавливается. При понижении температуры в отопительном контуре терморегулятор вновь включает компрессор. Хладагент в тепловых насосах совершает обратный цикл Карно.
тепловой здание насос
2.4 Выбор холодильного агента
Для эффективной работы теплонасосной установки выбор рабочего вещества имеет первостепенное значение. К хладагенту в теплонасосной установке предъявляются такие же требования к физическим и химическим свойствам, как и в холодильных машинах.
Идеальное рабочее вещество характеризуется:
-химической стабильностью;
-химической инертностью, по отношению к конструкционным материалам и смазочным маслам;
-невоспламеняемостью;
-низкой стоимостью;
-нетоксичностью;
-низким давлением конденсации;
-низким давлением кипения;
-высокой эффекти