Сравнение теплового гидродинамического насоса типа тс1 и классического теплового насоса

Вид материала

Документы

Подобный материал:

• Ея теплового насоса (ТН) была предложена Уильямом Томсоном (лорд Кельвин) в 1852 году,, 26.76kb.
• Чают дистиллят, возвращаемый в производство, и концентрированный осадок (почти сухой), , 563.11kb.
• Докладе рассматриваются две задачи о распространении тепловой волны в образце цилиндрической, 9.26kb.
• Система автоматического управления технологическим объектом на примере теплового пункта, 32.41kb.
• Законы теплового излучения и спектральный анализ абсолютно черное тело, 276.25kb.
• Причины: засор, выход из строя сливного насоса (помпы), неисправность управления помпой,, 15.2kb.
• Руководство по эксплуатации дг71. 00. 000, 2367.77kb.
• Тезисы докладов, 166.22kb.
• Численное моделирование теплового процесса сварки полиэтиленовых труб при низких температурах, 251.39kb.
• Проект уніфікований клінічний, 749.45kb.

Сравнение теплового гидродинамического насоса типа ТС1 и классического теплового насоса

 

 

Тепловые насосы и тепловые гидродинамические насосы, схожие по названию, но различны по принципу превращение электрической энергии в тепловую.

Схема теплового насоса показана на рис. 1. В тепловом насосе источником тепла может быть скалистая порода, земля, вода или, например, воздух. Охлажденный теплоноситель, проходя по трубопроводу 1, уложенному в землю (озеро) нагревается на несколько градусов. Внутри теплового насоса теплоноситель, проходя через теплообменник 2, называемый испарителем, отдает собранное из окружающей среды тепло во внутренний контур теплового насоса.

 

Рис.1. Схема теплового насоса.

Внутренний контур теплового насоса заполнен хладогентом. Хладогент подбирается такой, чтобы мог закипать даже при минусовой температуре. Поэтому, даже когда совсем холодную воду прогоняют насосом через каналы испарителя, жидкий хладогент все равно испаряется. Далее пар втягивается в компрессор, где сжимается. При этом его температура сильно увеличивается. Затем горячий и сжатый хладогент направляется в теплообменник конденсатора, охлаждаемый водой или воздухом.

 

На холодных поверхностях пар конденсируется, превращаясь в жидкость, а его тепло передается охлаждающей среде. Воду используют в системе отопления или горячего водоснабжения, а хладогент, теперь снова жидкий, направляется на дросселирующий вентиль, проходя через который он теряет давление и температуру, а затем опять возвращается в испаритель. Цикл завершился, и будет автоматически повторяться, пока работает компрессор.

 

Тепловые насосы могут использовать в качестве источника тепла энергию грунта земельного участка. Трубопровод, в котором циркулирует жидкий теплоноситель, зарывается в землю. Минимальное расстояние между соседними трубопроводами – 0,8...1 м. Специальной подготовки почвы, засыпок и т.п. не требуется. Желательно использовать участок с влажным грунтом, идеально с близкими грунтовыми водами, однако сухой грунт не является помехой – это приводит лишь к увеличению длины контура. Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 метр трубопровода 20…30 Вт. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходим земляной контур длинной 350...450 метров, для укладки такого контура потребуется участок земли площадью около 400 кв. метров (20м х 20м). Тепловые насосы целесообразно использовать в основном на небольших отдельно стоящих объектах с земельными участками. Применение тепловых насосов требует значительных капитальных затрат. Выбор тепловых насосов в качестве источника теплоснабжения целесообразно проводить еще на этапе проектирования объекта.

 

Тепловой насос оправдывает себя только в хорошо утепленных помещениях с теплопотерями не более 100 Вт/м² . Чем теплее само здание, тем больше выгода от применения ТНУ. Чем больше разница температур теплоносителей во входном и выходном контурах, тем меньше коэффициент преобразования энергии, то есть меньше будет экономия электроэнергии. Поэтому более выгодно подключение агрегата к низкотемпературным системам отопления. Прежде всего имеется в виду обогрев теплым воздухом, так как в этом случае теплоноситель по медицинским требованиям не должен быть горячее 35 ^оС. 

 

Применение тепловых насосов требует значительных капитальных затрат. Они составляют $ 1200-2000 на 1 кВт потребной мощности отопления.

 

 Альтернативой тепловому насосу служит серийно выпускаемый гидродинамический тепловой насос типа «ТС1».

 

Рис.2 Схема гидродинамического теплового насоса.

  

  Он представляет собой стандартный асинхронный электродвигатель 3000 об/мин, напряжением питания 380 в., смонтированный на одной раме с активатором,  преобразовывающим механическую энергию в тепловую.  Согласно гипотезе нашего учёного соотечественника С.В. Зенина, подтвержденной последними исследованиями,  вода представляет собой иерархию правильных объемных структур "ассоциатов" (clathrates), в основе которых лежит кристаллоподобный "квант воды", состоящий из 57 ее молекул, которые взаимодействуют друг с другом за счет свободных водородных связей.

 

При этом у каждой из молекул воды в простых тетраэдрах сохраняется способность образовывать водородные связи. За счет их простые тетраэдры могут объединяться между собой вершинами, ребрами или гранями, образуя различные кластеры со сложной структурой.

 

Кластерная модель воды объясняет её многие аномальные свойства.

Принцип действия тепловых гидродинамических насосов основан на механической активации воды путем её закручивания и  разрыва сплошности среды, т.е. организации в активаторе теплового гидродинамического насоса управляемой кавитации. Доказано, что при схлопывании кавитационных каверн, в жидкости локально возникают сверхвысокие температура и давление. Энергия такого схлопывания идет не только на нагрев теплоносителя, но и на разрушение водородных связей в кластерах воды. На выходе из активатора получаем механоактивированный теплоноситель с пониженной, по сравнению с исходной водой, плотностью. Такой теплоноситель и поступает в систему отопления, где вода в определенный промежуток времени возвращается в исходное состояние с исходной плотностью. Из физики мы знаем, что  в случае изменения плотности без приложения давления извне, выделяется теплота.

 

  В связи с тем, что вязкость воды при температуре 95 градусов в 6 раз ниже, чем при температуре 0 градусов, дополнительный эффект при работе теплового гидродинамического насоса можно получить и при правильной организации работы насоса в составе теплового пункта заказчика, что поможет сэкономить не только на стоимости отопления, но и увеличит  время наработки нашего оборудование на отказ.

 

 Подводя итоги и сравнивая тепловые насосы и тепловые гидродинамические насосы,  нами выявлены существенные различия:

- тепловой гидродинамический насос выдает механоактивированный теплоноситель до 95С, причем, в отличие от теплового насоса, выдающего теплоноситель мах 65С, эффективность теплового гидродинамического насоса тем выше, чем выше разность между наружной температурой и температурой теплоносителя.

- стоимость подводимой тепловой мощности при помощи теплового насоса в разы больше, чем при установке теплового гидродинамического насоса «ТС1», поэтому окупаемость такого проекта при существующих ценах на электроэнергию может достигать  20-25 лет.

 

При монтаже и подключении «ТС1» не требуется согласований с органами Энергонадзора и закупки более дорого электрического кабеля, как в случае с электро-котлами так как электрическая энергия используется для вращения электродвигателя, а не для прямого нагрева теплоносителя. Эксплуатация тепловых установок с электрической мощностью до 100 кВт осуществляется без лицензии (Федеральный закон № 28-ФЗ от 03.04.96 г), что позволит сократить общение с представителями контролирующими организациями.

 

Высокая эффективность тепловых гидродинамических насосов позволяет при укрупненном подборе мощности применять норматив - 1 кВт установленной мощности электродвигателя на 30 м² площади (на объем 90 м³), что говорит об их высокой эффективности  в то время как для других видов тепловых установок применяется норматив - 1 кВт тепловой энергии на 10 м² площади.  При этом под установленной мощностью электродвигателя понимается мощность, необходимая для раскрутки вала активатора из неподвижного состояния до номинальных оборотов. Исходя из укрупненного норматива, установки должны обогревать условные типовые (соответствующие требованиям СНиП) жилые, бытовые, культурно-развлекательные помещения, помещения производственно-хозяйственного назначения и т.д., объемом: ТС1-055 – 5 180 куб.м,  ТС1-075 – 7 060 куб.м, ТС1-090 – 8 450 куб.м, ТС1-110 – 10 200 куб.м. (в маркировке установки после дефиса указывается мощность электродвигателя). 

 

В обогреваемых помещениях может поддерживаться любой температурный режим. Например, для жилых помещений - 20-22 ^оС, производственных - 15-18 ^оС, складских -  8-12 ^оС. Регулирование температурного режима производится заданием температурного диапазона теплоносителя. При нагреве теплоносителя до заданной максимальной температуры, установка отключается, при охлаждении теплоносителя до минимальной заданной температуры – включается. Установка вырабатывает ровно столько тепловой энергии, сколько составляют теплопотери обогреваемого объекта. В зимнее время, при низких температурах, установка работает больше, в осенне-весенний период – меньше. При соответствии мощности установки обогреваемому объему и СНиПовским теплопотерям,  в среднем за отопительный сезон, установка работает 25-30% времени. Поэтому при укрупненных расчетах финансовых затрат на отопление нами применяется коэффициент К_раб. = 0,3.

Пример:

Возьмем производственно-офисное здание из кирпича, полезным объемом 7500 м3, при высоте потолка 3 м,  с максимальной тепловой нагрузкой 180 кВт/час.

 

По данным фирмы, занимающейся продажей тепловых насосов Thermia (Швеция), стоимость автономного отопления «под ключ» без учета самой системы отопления (конвекторов, фитингов, труб, монтажа) составила бы около 11,0 млн. рублей, из которых:

7,0 млн. руб. стоимость оборудование (тепловой насос, гидрораспределитель, монтаж, пуско-наладочные работы);

4,0 млн. руб. стоимость контура отбора низкопотенциального тепла (трубы зондов, фитинги, стоимость буровых работ, монтаж, пуско-наладочные работы);

 

Итого стоимость подведения 1кВт тепловой энергии с помощью теплового насоса равна  61,1 тыс. руб. Хочу заметить, что все тепловые насосы комплектуются электрическими тэнами, которые включаются при температуре «обратки»  свыше +45С, поэтому коэффициент преобразования энергии при понижении наружной температуры резко снижается.

 

Для обеспечения тепловой энергией вышеуказанного здания с максимальной тепловой нагрузкой 180 кВт/час с помощью гидродинамических тепловых насосов, стоимость проекта «под ключ» составила бы  1,28 млн. рублей, из которых:

0,53 млн. руб. стоимость основного оборудования (ТС1-090)

0,75 млн. руб. стоимость вспомогательного оборудования, монтажа и пуско-наладочных работ.

Итого стоимость подведения 1кВт тепловой энергии с помощью гидродинамических тепловых насосов составила бы 7, 1 тыс. руб., что почти в десять раз дешевле стоимости автономного отопления тепловыми насосами!

 

Вывод: Максимальный коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую в системе отопления, состав которой входит тепловой насос и постоянно декларируемый продавцами, достигает 4,5-5. При этом не уточняется, что такой коэффициент возможен при температуре теплоносителя обратной магистрали до +30С. Такая температура «обратки» устанавливается при значении окружающего воздуха 0-5С, что соответствует минимальным зимним температурам Южного Федерального округа. В условиях суровых зим Урала и Сибири, при существующих системах теплоснабжения, применение тепловых насосов возможно только в тандеме с другими источниками тепловой энергии- электрическими тэнами, котлами на жидком и твердом топливе, которые в свою очередь имеют как плюсы, так и существенные минусы.

Альтернатива тепловым насосам – гидродинамические тепловые насосы типа ТС1 позволяют наиболее рационально, с минимальными затратами решить задачу автономного теплоснабжения, при этом экономить ресурсы и обеспечить  высокие требования пожаробезопасности и экологичности.

 

   За разработку и внедрение  гидродинамических тепловых насосов типа ТС, группа компаний «Тепло XXI века» награждена многочисленными наградами профильных выставок и форумом, что говорит о инновационности и полезности продукции для народного хозяйства. Сегодня до 75% продукции идет на экспорт: гидродинамические тепловые насосы, одни из немногих изделий российского производства, поставляются в  промышленно развитые страны - Японию, Ю.Корею и Китай.

 

    Подробную информацию о Группе Компаний   «Тепло XXI века», технические характеристики и отзывы пользователей  нашей продукции можно увидеть на соответствующих страницах сайта. ссылка скрыта