«Технологии, научно-техническое и информационное обеспечение в образовании, экономике и производстве региона»
| Вид материала | Документы |
| Тепловой насос вода-вода (грунтовых вод) работает на основе отбора энергии, накопленной в грунтовых водах. Моделирование технологических процессов |
- V международная научно-техническая конференция «Информационные технологии в науке,, 63.57kb.
- V международная научно-практическая конференциЯ «информационные и коммуникационные, 290.79kb.
- Vii всероссийская научно-практическая конференция «Информационное обеспечение реализации, 50.33kb.
- Лекция 4 Обеспечивающие подсистемы асу. Математическое, программное, лингвистическое,, 59.3kb.
- Техническое задание на оказание услуг по теме Научно техническое обеспечение исследований, 126.7kb.
- Лекция: Информационное обеспечение ис: Информационное обеспечение ис. Внемашинное информационное, 314.22kb.
- Первая студенческая региональная научно-практическая конференция «Компьютерные технологии, 32.52kb.
- Информационное письмо, 38.62kb.
- Участие в выставке-презентации программных продуктов с предоставлением рекламного описания, 73.4kb.
- Iii международная научно-практическая конференция «коммуникация в социально-гуманитарном, 46.7kb.
Тепловые насосы достаточно длительное время с успехом используются за рубежом, а в настоящее время находят все более широкое применение и в России. Массовое производство тепловых насосов налажено во многих развитых странах, в том числе в Германии, Австрии, Швеции. Эксперты полагают, что в целом, доля тепловых насосов в новых зданиях через 10 лет должна достичь 10%, вследствие того, что, несмотря на значительную дороговизну тепловых насосов, по сравнению с традиционной отопительной техникой, в эксплуатации они, по крайней мере, втрое дешевле. Дело в том, что тепловые насосы 75% энергии получают из окружающей среды. Электричество необходимо лишь для питания теплового насоса, его компрессора и циркуляционных насосов. Например, при затратах 1 кВт электроэнергии в единицу времени для работы теплового насоса, в зависимости от режима работы и условий эксплуатации, тепловой насос производит до 3-4 кВт тепловой энергии. Известны несколько вариантов работы теплового насоса, отличающихся по способу извлечения тепла:
Геотермальный тепловой насос грунт-вода непосредственного испарения работает на основе отбора солнечной энергии, накопленной в недрах земли.
Рабочее вещество (пурон R410a) течет по трубам подземного коллектора без дополнительной энергии. Благодаря насосу тепло доставляется непосредственно к системе отопления.
Тепловой насос вода-вода (грунтовых вод) работает на основе отбора энергии, накопленной в грунтовых водах.
Насос рассольного типа работает на основе отбора энергии, накопленной в недрах земли. Рабочая жидкость - водно- гликолиевая смесь.
Тепловой насос воздух-вода работает на основе отбора энергии, накопленной в воздухе. При помощи воздушного теплообменника тепловой поток извлекается насосом из наружного воздуха. Тепловое преобразование насос осуществляет даже при температуре −15°С.
Принцип работы теплового насоса чрезвычайно прост. Тепловые насосы берут энергию с низким потенциалом из грунта, водоемов или окружающего воздуха и преобразуют её в высокотемпературную энергию для отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений. Принцип действия теплового насоса аналогичен принципу действия холодильника, разница лишь в том, что тепловой насос аккумулирует зимой тепло, а летом холод. Тепловой насос имеет четыре основных элемента: испаритель, компрессор, конденсатор и сбросной клапан. В испаритель поступает соляной раствор нагретый землей до +3°С и разогревает хладагент (фреон), циркулирующий в холодильном контуре, с -6°С до -2оС хладагент закипает и испаряется. Полученный пар затягивается в компрессор, сжимается до 26 атмосфер, что приводит к повышению температуры хладагента до 65оС. Эта температура передается через теплообменник конденсатора отопительной жидкости, хладагент охлаждается и поступает в сбросной клапан где происходит сброс давления, хладагент резко охлаждается до -6°С преобразуясь в жидкость и поступает обратно в испаритель - цикл замыкается.
На рис. 1 представлена принципиальная схема работы системы отопления с тепловым насосом вода-вода.
Рис. 1. Принципиальная схема работы системы отопления с тепловым насосом вода-вода
Тепловой насос имеет большой срок работы до капитального ремонта (от 10 до 15 лет) и работает в полностью автоматическом режиме. Обслуживание установок заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле режима работы. Применение тепловых насосов различной тепловой мощности является принципиально новым решением проблемы теплоснабжения, что позволяет в зависимости от сезонности и условий работы достигать максимальной эффективности в их работе. Ниже, в таблице приводятся некоторые сравнительные характеристики при использовании традиционных энергоносителей и тепловых насосов.
Таким образом, в системах отопления на основе нефти и газа сгорает ограниченный по запасам и невозобновляемый источник энергии, чья добыча и перевозка приводят к значительному ущербу для окружающей среды. Указанные типы систем требуют большого объема технического обслуживания, при этом рост цен на энергоносители является непредсказуемым.
Очевидно, что системы отопления на основе нефти и газа – технология прошлого. Аналогичная ситуация просматривается при применении других традиционных источников энергии: угля, древесины и т.д.
Кроме того, эксплуатационные затраты в тепловых насосах на 25% меньше по сравнению с газом или нефтью. Ресурс геотермальных систем составляет более 20 лет.
Тот факт, что значительный процент наших поставок энергии обеспечивается за счет ископаемого топлива, создает серьезные последствия для окружающей среды. В процессе горения топлива выделяется значительное количество загрязняющих веществ, таких, как сера и оксид углерода.
При отоплении частных домов с помощью ископаемого топлива выделяется огромное количество загрязняющих веществ, поскольку нельзя обеспечить постоянный контроль выбросов, как это делается, например, на современных электростанциях. Поскольку запасы нефти и газа ограничены, наша надежда на получение энергии от ископаемого топлива также представляет собой серьезную проблему.
Для работы тепловых насосов можно использовать энергию грунтовых вод, воздуха и земли.
Грунтовые воды обладают сравнительно постоянной температурой, которая остается достаточно высокой и в зимний период времени. Это позволяет получать высокий уровень КПД тепловых насосов.
Однако для использования систем на основе грунтовых вод необходимо предварительно получить разрешение властей. Отбор грунтовых вод с помощью экстракционных и абсорбционных колодцев является достаточно затратным методом. Кроме этого, проверочное бурение должно подтвердить, что имеются предельные значения по качеству воды.
Энергия, которую можно извлечь из земли, зависит от состояния грунта, на основании которого определяется размер и тип системы отопления для реализации.
Для получения источника тепла необходимо установить в земле ссылка скрытагоризонтально (коллекторы для отбора тепла из земли) или вертикально (теплообменники скважинного типа). Однако нередко отсутствует пространство в саду для установки системы коллектора по отбору тепла из земли. Для использования теплообменников скважинного типа требуется получить предварительное разрешение от местного Водоканала. Затраты на глубинное бурение эквивалентны затратам на использование системы колодцев.
Воздух присутствует везде, может использоваться в качестве источника получения тепла в любой момент времени, при этом не требуется получать разрешение властей. Однако, ссылка скрыта, который можно предполагать, в данном случае ниже, если сравнивать с системой на основе воды или геотермальных источников. В то же самое время затраты на использование данного источника тепла ниже.
В летний период времени нет лучшего источника тепла для нагрева воды в системе бытового горячего водоснабжения. Если учитывать использование воздуха для нагрева воды в системе бытового горячего водоснабжения, КПД за год воздухо-водяного теплового насоса почти равен коэффициенту тепловых насосов на основе рассола и воды.
Отопление тепловым насосом используют в более чем 50 странах мира.
Приведенные выше доводы, казалось бы, должны убедить любого скептика. Однако, в России, несмотря на разнообразие климатических условий, до сих пор использование низпотенциальной энергии Земли не находят широкого потребителя.
В настоящее время в Вяземском филиале МГУТУ разработан комплексный проект создания технологического парка в акватории реки Вязьмы. Одним из основных направлений деятельности технопарка является испытание и внедрение технологий альтернативных источников энергии, в частности.
Способ получения электричества в будущем изменится, и предпочтение будет отдаваться возобновляемым или вновь разрабатываемым методам получения электричества. Предполагается, что электричество, как энергия будущего, будет той энергией, которую используют тепловые насосы.
Литература
1. Васильев Г. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев земли // Москва, Издательский дом «Граница», 2006
Кулиев Х. И.
Филиал ГОУ ВПО МГУТУ в г. Вязьме
г. Вязьма Смоленской обл.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В СРЕДЕ VISSIM
Данная публикация рассматривает моделирование технологических процессов в среде Vissim. Программа обладает рядом достоинств, которые могут успешно применяться в качестве средства моделирования и разработки различных автоматизированных систем при решении широкого круга научных и инженерных задач.
This publication examines the design of technological processes in the environment of Vissim. This program possesses the row of dignities which can be successfully used as a mean of design and development of different CASS at the decision of wide circle of scientific and engineerings tasks.
Программа Vissim, разработанная и развиваемая компанией Visual Solutions, мощное, удобное для пользователя, компактное и эффективное средство моделирования физических и технических объектов, систем и их элементов. Программа позволяет, используя развитый графический интерфейс, строить, а затем и исследовать модели систем широкого диапазона сложности. При использовании VisSim'а не требуется владеть программированием на языках высокого уровня или Ассемблере. В то же время, владеющие программированием могут создавать собственные блоки, дополняя ими богатую библиотеку стандартных блоков VisSim'а.