Apsorpciona toplotna pumpa (opcije) i način njenog rada (opcije). Analiza efikasnosti različitih tipova toplotnih pumpi

Malo ljudi zna šta je apsorpciona toplotna pumpa i kako ona radi. Uređaj postaje sve popularniji. Može se pretpostaviti da će ATH u bliskoj budućnosti zauzeti vodeću poziciju u relevantnom tržišnom segmentu.

U ovom članku ćemo pokušati uopšteno govoreći reci šta je apsorpciona pumpa i kako to funkcionira. Detaljan ciklus rada biće opisan u jednoj od narednih publikacija.

Princip rada

Ponekad se ATH brka sa adsorpcionim toplotnim pumpama, ali to nije tačno. Za razliku od potonjeg, princip rada apsorpcionih toplotnih pumpi zasniva se na upotrebi tečnog apsorbenta. Uopšteno govoreći, apsorpcione toplotne pumpe funkcionišu na isti način kao .

Oprema se sastoji od nekoliko izmjenjivača topline. Povezani su krugovima koji pospješuju cirkulaciju rashladnih sredstava i apsorbenata. Princip rada je apsorpcija pare, koju karakteriše niža temperatura, apsorbentom. Paralelno sa ovim procesima, potreban iznos toplina.

Kao rezultat toga, rashladno sredstvo (rashladno sredstvo) počinje ključati pod vakuumom; apsorbent ulazi u generator, što dovodi do eliminacije vodene pare koja je nedavno apsorbovana. Sada apsorber ponovo prima koncentrat soli, a isparivač - paru rashladnog sredstva.

Apsorbent je obično rastvor soli litijum bromida (LiBr) u vodi. Stoga se takva oprema naziva apsorpcionim litijum-bromidnim toplotnim pumpama (ABTN)

Zbog tekućih procesa, oprema stvara toplinu. Opseg apsorpcionih toplotnih pumpi je prilično širok. Glavna stvar je uzeti u obzir specifičnu namjenu pumpe i za koju svrhu je namijenjena.

Prednosti i nedostaci apsorpcionih toplotnih pumpi

Apsorpciona toplotna pumpa ima mnogo prednosti. Među njima su najznačajniji:

• Zagrevanje medija na +60 / +80 °S;
• Širok raspon toplotne snage, koja se kreće od nekoliko kilovata do megavata;
• Dug radni vek, posebno u poređenju sa uređajima tipa parnog kompresora;
• Efikasnost doseže 30-40% i određena je odabranim načinom rada;
• Opseg primjene se stalno povećava;
• Kao izvor energije koriste se kipuća voda, para, neke vrste plinova;
• Princip rada apsorpcione toplotne pumpe ne uključuje veliki broj pokretni elementi koji stvaraju buku tokom rada.

Pored prednosti takve opreme, postoje i nedostaci:

• Visoka cijena;
• Potražnja za dostupnom niskotemperaturnom toplotom;
• Dug period otplate uz povremenu upotrebu.

U osnovi, apsorpcione toplotne pumpe su prilično glomazne jedinice i koriste se u industriji. To je zbog prisustva velike količine niskotemperaturne toplote u industrijama, preduzećima, fabrikama.

Konačno, apsorpcione toplotne pumpe su pouzdane. Dijelovi su napravljeni od kvalitetnih materijala koji dobro rade svoj posao. Tijelo je izdržljivo, sposobno izdržati teške mehaničke udare, otporno na štetne faktore okoline.

ATH se uglavnom koriste u industriji, ali su sada dostupne apsorpcione toplotne pumpe. niske snage za dom. Jedino ograničenje u njihovoj upotrebi je potreba za toplotom niske temperature u obliku u kojem je apsorbent može apsorbovati.

Princip rada toplotne pumpe vazduh-vazduh R...

Proračun toplotne pumpe zrak-voda za grijanje...

Instalacija vanjske jedinice toplotne pumpe je ispravna...

Toplotna pumpa voda-voda: princip rada i karakteristike

Princip rada toplotne pumpe voda-voda je...

Ugradnja toplotne pumpe zrak-zrak - ne u...

Toplotne pumpe za grijanje doma - recenzije ...

Učinkovitost toplotne pumpe za grijanje - stvarne brojke...

Namjena ABTN (apsorpcione litijum bromidne toplotne pumpe) - odlaganje otpadna toplota i njegovu transformaciju na viši temperaturni nivo. Da bi to učinila, toplinska pumpa zahtijeva dodatni izvor energije - ne električni, već toplinski. Izbor ABTN modela određen je temperaturom otpadne topline, potrebnom temperaturom potrošača toplinske energije i raspoloživom vrstom dodatnog toplinskog resursa.
ABTN prvog tipa predviđeno za korišćenje niskotemperaturne toplotne energije (ne niže od 30°S). Na izlazu iz ABTN formira se temperatura do 90°S. U sastavu izlazne toplotne energije ABTN-a prvog tipa, 40% je „otpadna“ toplota. A 60% se dodatno troši visokotemperaturna toplotna energija (para, topla voda, toplota sagorevanja goriva). Također je moguće koristiti "otpadnu" energiju dimnih (izduvnih) plinova, izduvnu paru, vruća voda ne konzumira se tokom toplog perioda godine.
ABTN prvog tipa mogu zamijeniti rashladne tornjeve cirkulacionog sistema vodosnabdijevanja, a ovo je jedno od najperspektivnijih područja njihove primjene. Međutim, temperatura vode zagrijane ABTN-om prvog tipa ne prelazi 90°C.
ABTN drugog tipa može zagrijati vodu visoke temperature, također može proizvoditi paru i ne zahtijeva upotrebu dodatni izvor toplotnu energiju. Međutim, samo 40% obnovljene energije se pretvara na nivo visoke temperature, a 60% obnovljene energije se ispušta u rashladni toranj.

Prednosti ABTN-a

• Količina otpadne toplote u proizvedenoj toplotnoj energiji je više od 40%.
• Efikasnost korištenja goriva pri korištenju ABTN-a prvog tipa povećava se za desetine posto.
• Drugi tip apsorpcione toplotne pumpe koristi otpadnu toplotu iz izvora srednje temperature (60~130℃) i stvara visok potencijal toplotnu energiju(90~165℃) bez trošenja dodatnog izvora toplote.

Prednosti ABTN Shuangliang Eco-Energy

Shuangliang Eco-Energy je najveći svjetski proizvođač ABCM i ABTN. Visoko povjerenje u proizvode Shuangliang Eco-Energy tvornice određeno je dugim (od 1982.) i uspješnim (svake godine do 3.500 jedinica proizvoda silazi sa montažne linije Shuangliang Eco-Energy) iskustvom u velikoj proizvodnji.
Shuangliang Eco-Energy je domaćin jedinog posvećenog međunarodnog doktorata, centra za istraživanje i razvoj apsorpcionih tehnologija i tehnološki centar. Shuangliang Eco-Energy je razvio kineske nacionalne standarde za proizvodnju ABCM-a (analogno GOST-u), koji su stroži od japanskih, evropskih i sjevernoameričkih.
Glavni potrošači ABTN-a su kompanije za proizvodnju toplotne i električne energije i energetski intenzivne kompanije tehnološke proizvodnje(prerada nafte i gasa, petrohemija, proizvodnja mineralna đubriva, metalurgija itd.). Stoga apsorpcione toplotne pumpe obično imaju značajnu veliki instalirani kapacitet nego apsorpcioni rashladnici. Ako je jedinična snaga serijskih uzoraka ABHM ograničena na jedan i pol tuceta MW, tada jedinična snaga serijski proizvedenog ABTN-a koji proizvodi Shuangliang Eco-Energy dostiže 100 MW.
Tehnološki napredak i jedinstvena dizajnerska rješenja Shuangliang Eco-Energy nam omogućava da ponudimo kompaktnu (u poređenju sa drugim proizvođačima), pouzdanu i efikasnu opremu. Shuangliang Eco-Energy je jedini na svijetu specijalizovane međunarodne doktorske studije, centar za istraživanje i tehnologiju apsorpcione tehnologije, što vam omogućava da pronađete najbolje i najmodernije tehnička rješenja. Iskustvo u proizvodnji velikih ABTN-a i dobro uspostavljeni algoritmi za optimizaciju načina njihove upotrebe daju toplotnim pumpama Shuangliang Eco-Energy posebne prednosti.
Konačnu procjenu kvaliteta ABKhM i ABTN formiraju tri indikatora: trajanje rada, pouzdanost i efikasnost (SOP). I prema ovim kriterijima, Shuangliang proizvodi imaju najviše ocjene.

Najbolja tehnološka rješenja Shuangliang Eco-Energy

1. Otpornost na koroziju materijal cijevi za izmjenu topline generatora apsorpcionih litijum bromidnih mašina
Cijevi generatora apsorpcionih toplotnih pumpi (ABTN) su najranjiviji strukturni element, jer je otopina litijum bromida agresivno okruženje, posebno na prilično visokim temperaturama (do 170°C), tipičnom za rad pare, gasa ABTN i ABTN na izduvnim gasovima. Otpornost na koroziju cijevi generatora određuje trajanje nesmetanog rada rashladnog uređaja.
Većina vodećih proizvođača ABTN-a koristi SS316L (austenitni nehrđajući čelik) u dizajnu generatora grijanog vodom i parom. Jedini izuzetak je jedno postrojenje koje radije koristi SS430Ti feritni nehrđajući čelik.
Većina zajednički uzrok kvar ABTN-a je piting korozija cijevi generatora, čiji se intenzitet smanjuje legirajućim dodacima hroma, nikla i molibdena. Od posebnog značaja je prisustvo molibdena.
Prema studiji koju je provela finska kompanija Outukumpu, jedna od najveći proizvođačičelika u svijetu nehrđajući čelik SS316L ima visoku otpornost na koroziju u poređenju sa drugim vrstama čelika, što je posebno važno kada se radi u okruženju litijum bromida. Otpornost na piting koroziju čelika SS316L je 1,45…1,55 veća od otpornosti čelika SS430Ti.
2. Izmjenjivači topline s ljuskom i cijevi s otopinom litijum bromida osiguravaju radnu sigurnost
Neki proizvođači apsorpcionih rashladnih uređaja koriste pločaste izmjenjivače topline s otopinom zbog njihove niže cijene, dok apsorpcijski rashladnici Shuangliang koriste izmjenjivače topline s ljuskom i cijevi. Nedostatak pločastih izmjenjivača topline je teškoća kristalizacije radnog rastvora.
Efikasnost prijenosa topline u pločastim izmjenjivačima topline je veća, pa pod određenim uvjetima može doći do naglog pada temperature otopine litijum bromida, što može dovesti do kristalizacije otopine.
Postojeći automatski sistemi zaštite od kristalizacije osiguravaju pouzdan rad. Međutim, praksa pokazuje potrebu dodatne mjere zaštita od pojave kristalizacije u nenormalnim režimima rada, koji se u pravilu javljaju u nedostatku odgovarajuće usluge: kršenje ABTN vakuuma, nagli pad temperature rashladne vode ispod dozvoljena vrijednost, kvar ventila za kontrolu pare, oštećenje pumpe za rastvor itd.
Vjerovatnoća začepljenja prolaza kristaliziranom otopinom je mnogo veća kod pločastih izmjenjivača topline nego kod ljuskastih izmjenjivača topline, zbog male veličine kanala.
Da bi se izmjenjivač topline izveo iz stanja kristalizacije, potrebno je zagrijati dio na kojem se to dogodilo. Određivanje ovog dijela u pločastom izmjenjivaču topline je vrlo teško, a često jednostavno nemoguće. Stoga, da bi se rashladni uređaj vratio u radni kapacitet, potrebno je u potpunosti zagrijati izmjenjivač topline, što traje dosta vremena, posebno kada velike veličine ABTN.
Izmjenjivači topline s školjkom i cijevi su oslobođeni gore navedenih problema, zagrijavanje se vrši na mjestu kristalizacije, a vraćanje radnog kapaciteta ne traje mnogo vremena.
Još jedan faktor koji otežava kristalizaciju pločasti izmjenjivač topline, je veći hidraulički otpor zbog manjih kanala.
3. Operativna pouzdanost konstrukcije cijevnih snopova izmjenjivača topline generatora visokog pritiska litijum bromidne toplotne pumpe sa direktnim sagorevanjem
Najviše predstavlja ABTN sa direktnim sagorevanjem goriva visoki zahtjevi dizajnu visokotemperaturnog generatora. Vodeći proizvođači koriste dva glavna sistema: vatrogasnu cijev i cijev za vodu. U sistemima protivpožarne cijevi, medij za grijanje (dimni plinovi) pere grijaće površine (prostor peći cijevi - tzv. "plamene cijevi") sa unutra, dok u vodovodnim sistemima grejni medij pere grejne površine sa vanjska strana, a zagrijani medij je unutar cijevi.
Rice. 1: Šema vodovodne cijevi

Rice. 2: Firetube shema

Nedostaci sistema vatrootpornih cevi visokotemperaturnog generatora u poređenju sa sistemom cevi za vodu:

• Velike dimenzije (uključujući duže cijevi izmjenjivača topline) zbog manje efikasnog prijenosa topline i mase.
• Duge cijevi izmjenjivača topline generatora uzrokuju toplinske deformacije, što uzrokuje uništenje strukture.
• Povećana eksplozivnost.
• Ograničen ukupan broj pokretanja zbog termičkih deformacija.

Prednosti vodovodnih sistema u odnosu na protivpožarne sisteme

• Visoka operativna pouzdanost.
• Visoka efikasnost izmene toplote i mase, a samim tim i manje dimenzije generatora.
• Manje temperaturne deformacije– posljedično, dugo trajanje nesmetanog rada.
• Manja inercija pri paljenju i zaustavljanju.
• Manje eksplozivno.

Tokom projektovanja instalacije toplotne pumpe, ponekad postaje neophodno odabrati toplotnu pumpu za koju sistem grijanja sa krivom visoke temperature, na primjer 60/45 °C. Mogućnost dobijanja visokih temperatura proširila bi obim toplotnih pumpi. Ovo posebno važi za, jer su pod uticajem temperaturnih fluktuacija u okolnom vazduhu.

Većina toplotnih pumpi može postići temperaturnu razliku između niskokvalitetnog izvora topline i dovoda grijanja ne veću od 60°C. To znači da pri temperaturi okoline od -15 °C, maksimalna temperatura dovoda ne prelazi 45 °C za toplotnu pumpu sa izvorom zraka. Ovo više neće biti dovoljno za zagrijavanje tople vode.

Problem je što temperatura pare rashladnog sredstva u kompresoru tokom kompresije ne može preći 135°C. U suprotnom, ulje dodano u krug rashladnog sredstva će početi da se koksuje. To može dovesti do kvara kompresora toplinske pumpe.

Dijagram pritiska i entalpije (energetski sadržaj) pokazuje da maksimalna temperatura u sistemu grijanja ne može preći 45 °C ako toplotna pumpa izvora zraka radi na okruženje-15 °S.

Za rješavanje ovog problema, jednostavno, ali u isto vrijeme vrlo efikasno rešenje. Dodatni izmjenjivač topline i ekspanzioni ventil (EXV) dodat je krugu radnog fluida.

Dio rashladnog sredstva (od 10 do 25%), nakon kondenzatora, odvodi se u dodatni ekspanzioni ventil. U ventilu se radni fluid širi i zatim dovodi u dodatni izmjenjivač topline. Ovaj izmjenjivač topline služi kao isparivač za ovo rashladno sredstvo. Nakon toga, niskotemperaturna para se ubrizgava direktno u kompresor. Za ovaj kompresor toplotna pumpa visoke temperature opremljen još jednim ulazom. Takvi kompresori se nazivaju kompresori "EVI" (intermediate vapor injection). Ovaj proces se dešava tokom druge trećine kompresije isparenog rashladnog sredstva.

Izvor topline u pomoćnom izmjenjivaču topline je preostalo rashladno sredstvo koje se dovodi do glavnog ekspanzijskog ventila. Takođe ima pozitivan efekat. Glavni tok rashladnog sredstva je prehlađen za 8-12 °C i ulazi u isparivač s nižom temperaturom. Ovo vam omogućava da apsorbujete velika količina prirodna toplota.

Zbog ovih procesa dolazi do "pomaka" temperature prikazanog na dijagramu. Tako je moguće više komprimirati paru u kompresoru, dostižući traženi indikator pritiska i ne prelazeći maksimalnu temperaturu od 135 °C.

Uprkos upotrebi tehnologije međuubrizgavanja pare, kod toplotnih pumpi ovog dizajna nije moguće postići temperaturu dovoda u sistem za snabdevanje toplotom iznad 65°C. Maksimalni pritisak rashladnog sredstva mora biti takav da u trenutku početka kondenzacije radni fluid ne prelazi temperaturnu vrednost veću od kritična tačka. Na primjer, za uobičajeno korišćeno rashladno sredstvo R410A, ova tačka je 67°C. U suprotnom, rashladno sredstvo će prijeći u nestabilno stanje i neće se moći "ispravno" kondenzirati.

Pored povećanja maksimalna temperatura, EVI tehnologija se uvelike poboljšava . Grafikon ispod prikazuje razliku u efikasnosti između toplotne pumpe opremljene tehnologijom srednjeg ubrizgavanja pare i konvencionalne toplotne pumpe. Zahvaljujući ovoj osobini, EVI kompresori se ugrađuju i u toplotne pumpe zemlja-voda i voda-voda.

Prilikom projektovanja sistema za snabdevanje toplotom pomoću toplotne pumpe, prednost treba dati niskim temperaturama rasporedi grijanja. Takve zahtjeve ispunjavaju sistemi podnog grijanja, topli/hladni zidovi, ventilator konvektori itd. Međutim, ako su potrebne više temperature, treba koristiti visokotemperaturne toplinske pumpe sa tehnologijom srednjeg ubrizgavanja. par EVI.

A. V. Popov, Institut za toplotnu fiziku SB RAS (IT SB RAS)

U poslednjoj deceniji u našoj zemlji postoji značajno interesovanje za toplotne pumpe (HP). To je prvenstveno zbog rasta cijena energije i ekoloških problema. Tome doprinosi i strano iskustvo.

Treba napomenuti da u inostranstvu tehnologija toplotnih pumpi nalazi široka primena već više od 30 godina. U Rusiji je praktična upotreba HP-a u povojima. Ova situacija sa upotrebom HP-a u Rusiji povezana je i sa objektivnim i sa subjektivnim razlozima.

Trenutno na tržištu postoje različite vrste HP-a. Stručnjaci često imaju problema s opravdavanjem prijave i odabirom optimalnog tipa HP-a za određeni objekat. Ovaj članak daje proširenu klasifikaciju najčešćih tipova HP-a, metodologiju za analizu njihove učinkovitosti, praktične savjete o odabiru vrste HP-a, uzimajući u obzir karakteristike određenog objekta.

Glavne vrste i klasifikacija HP

Toplotna pumpa je termodinamički sistem (tehnički uređaj) koji omogućava transformaciju toplote sa niskog nivoa temperature na viši. Ove mašine su uglavnom dizajnirane za proizvodnju tople vode, vazduha pogodnog za grejanje, snabdevanje toplom vodom i druge svrhe. Neophodan uslov za upotrebu HP je prisustvo niskotemperaturnog izvora toplote, prema temperaturnim parametrima, koji nije pogodan za upotrebu kao medij za grejanje u gore navedene svrhe.

Trenutno su identifikovana dva glavna glavna pravca u razvoju TN:

Parne kompresijske toplinske pumpe (PTH);

Apsorpcione toplotne pumpe (ATH).

Parne kompresijske toplotne pumpe.

Postoje različite vrste PTN-a. Prema niskotemperaturnom izvoru toplote i zagrejanom mediju, PTN se dele na tipove: "voda-voda", "vazduh-voda", "vazduh-vazduh", "voda-vazduh". Po korišćenom tipu kompresorska oprema za scroll, klip, vijak i turbopunjač. Po vrsti pogona kompresora - električni, pogonjen motorom sa unutrašnjim sagorevanjem, gasnom ili parnom turbinom.

Kao radna toplota u ovim mašinama koriste se freoni - uglavnom ugljovodonici koji sadrže fluorohlor, T.N. freoni.

Dizajn i rad PTN-a su detaljno opisani u.

Apsorpcione toplotne pumpe.

ATH se dijele na dvije glavne vrste - vodeni amonijak i sol. Voda je apsorbent u bojleru, a amonijak je rashladno sredstvo. U mašinama za sol, apsorbent je vodeni rastvor soli, a rashladno sredstvo je voda. U svjetskoj praksi trenutno se koriste uglavnom solne HP u kojima je apsorbent vodeni rastvor soli litijum bromida (H 2 O / LiBr) - ABTN.

U ABTN-u se procesi prijenosa topline izvode korištenjem kombinovanih direktnih i reverznih termodinamičkih ciklusa, za razliku od parnih kompresijskih HP, u kojima radno tijelo(freon) izvodi samo obrnuti termodinamički ciklus.

Prema domaćoj klasifikaciji, mašine za apsorpciju litijum bromida dijele se na pojačane i opadajuće termalne transformatore. IN sadašnji rad Step-down termo transformator se smatra najčešćim tipom.

Prema vrsti utrošene toplote visoke temperature, ABTN se dijele na mašine:

Sa parnim (vodenim) grijanjem;

Sa grijanjem na vatru na plinovito ili tečno gorivo.

Prema termodinamičkom ciklusu, ABTN dolazi sa jednostepenim ili dvostepenim šemama regeneracije rastvora, kao i sa dvostepenom apsorpcijom.

Šeme, dizajni razne vrste ABTN i princip njihovog rada su dati u radovima.

Energetska efikasnost HP-a.

Kompresija i apsorpcija pare HP za realizaciju termodinamičkih ciklusa troše različite vrste energije: PTN - mehanička (električna), ATN - termička.

Da bi se uporedila efikasnost različitih tipova HP-a, potreban je zajednički indikator. Takav indikator može biti specifična potrošnja gorivo za proizvodnju toplote ili faktor njegovog iskorišćenja. Ovaj pristup je opravdan i zato što su u Rusiji osnovne elektrane termoelektrane koje rade na fosilna goriva.

Energetsku efikasnost PTN-a karakteriše koeficijent konverzije energije

gdje je Qp proizvedena toplina;

Qk je snaga u toplinskom ekvivalentu potrošena na pogon kompresora.

Vrijednost faktora konverzije HPP (φ) uglavnom ovisi o temperaturama niskotemperaturnog izvora topline i temperature zagrijanog medija na izlazu HP (Sl. 1). Što je veća temperaturna razlika između zagrijanog i ohlađenog medija, to je niža efikasnost PTH.

Rice. Slika 1. Ovisnost faktora konverzije φ PTH o temperaturnoj razlici između zagrijane vode (t W2) i ohlađene vode (t S2).

Efikasnost ABTN-a karakteriše omjer transformacije

gdje je Qp količina proizvedene topline;

Qh - količina visokotemperaturne topline koja se isporučuje HP generatoru.

Stvarni omjeri transformacije ABTN prikazani su na sl. 2. U zavisnosti od temperaturne razlike između zagrejanog i ohlađenog medija koriste se različite vrste mašina: sa jednim ili dvostepene šeme regeneracija rastvora; sa dvostepenom šemom apsorpcije

Rice. Slika 2. Zavisnost omjera transformacije M ABTN o temperaturnoj razlici između zagrijane vode (t W2) i ohlađene vode (t S2).

1 - sa dvostepenom šemom regeneracije rastvora (M = 2,2).

2 - sa jednostepenom šemom regeneracije rastvora (M = 1,7).

3 - sa dvostepenom apsorpcijom (M = 1,35).

U PTN-u, kada se koristi električna energija za pogon kompresora iz termoelektrane, specifična potrošnja goriva (u daljem tekstu u termičkom ekvivalentu) će biti V = 1/(φ ηel)

gdje je η el efikasnost elektrane, uzimajući u obzir gubitke električne energije u mrežama (u Rusiji ~ 0,32).

U PTN-u, kada se koristi motor sa unutrašnjim sagorevanjem ili gasna turbina kao pogon kompresora uz korišćenje toplote produkata sagorevanja goriva, specifična potrošnja goriva za proizvodnju toplote će biti

B \u003d 1 / (φ ηm + ηt)

gdje je ηm mehanička efikasnost pogona;

ηt - termička efikasnost voziti.

Specifična potrošnja goriva za proizvodnju toplote u ABTN će biti

B \u003d 1 / (M η)

gdje je η efikasnost visokotemperaturnog izvora topline ili HP generatora tokom zagrijavanja vatre.

Specifična potrošnja goriva za proizvodnju toplote u kotlu će biti

gdje je η efikasnost kotla.

Razmislite razne opcije nezavisni izvor tople vode. Za poređenje, uzmimo kotao na fosilna goriva i razne vrste toplotnih pumpi (slika 3).

Rice. 3. Energetski bilansi razne šeme proizvodnja toplote:

a) kotao na fosilna goriva;

b) PTN sa električnim pogonom iz termoelektrane;

c) PTN koji pokreće motor sa unutrašnjim sagorevanjem ili gasna turbina;

d) ABTN na gasovito ili tečno gorivo.

CPV sa električnim pogonom iz termoelektrane sa faktorom konverzije φ<2,6–3 по сравнению с котлом экономию топлива не дает (меньшее значение φ для котлов на твердом топливе, большее на газовом или жидком топливе). С учетом более высоких по сравнению с котлом удельных капитальных вложений на ТНУ и электрогенерирующие мощности использование ПТН с электроприводом может быть экономически оправдано (приемлемый срок окупаемости дополнительных капитальных вложений) при φ=4-5.

Toplotna pumpa koju pokreće kompresor iz motora sa unutrašnjim sagorevanjem ili gasne turbine, kada koristi toplotu produkata sagorevanja goriva i sistema za hlađenje motora, obezbeđuje uštedu goriva već na φ≥1,5. Međutim, ekonomska izvodljivost korištenja ove vrste HP treba se utvrditi na osnovu tehničko-ekonomskih proračuna, jer specifični kapitalni troškovi za ovu vrstu KS su nekoliko puta veći od troškova za kotao. Upotreba HE sa niskim faktorom konverzije dovodi do nerazumno visokih perioda povrata kapitalnih ulaganja.

ABTN svih tipova u odnosu na kotlove imaju specifičnu potrošnju goriva 40 ÷ 55% manju. One. efikasnost goriva u ABTN-u je 1,7-2,2 puta veća nego u kotlu. Istovremeno, cijena topline proizvedene u ABTN-u je 25-30% niža nego u kotlu.

Posebnu pažnju treba posvetiti efikasnosti korišćenja HP ​​kao dela CHP. U uslovima postojećih TE često postaje neophodno povećati snagu odvođenja toplote stanice. U pravilu se ovaj problem rješava ugradnjom dodatnih "vršnih" kotlova. Kapacitet grijanja stanice može se značajno povećati upotrebom toplotnih pumpi.

Na sl. 4 prikazuje dijagram upotrebe ABTN-a kao dijela CHP-a. Takva shema omogućava, bez promjene bilansa i parametara pare u turbini, značajno povećanje snage kogeneracijskog dijela postrojenja bez povećanja potrošnje goriva. U isto vrijeme, trošak dodatno proizvedene topline po trenutnim cijenama za ABTN iznosi 60-80 rubalja/Gcal, a period povrata za kapitalna ulaganja ne prelazi 1-2 godine. Upotreba PTN-a u ovoj šemi će u svakom slučaju imati ekonomsku efikasnost znatno nižu od one ABTN-a.

Neki autori, pozivajući se na strano iskustvo, posebno švedsko, primjećuju da se PVT-ovi na električni pogon koriste čak i pri φ<3. Действительно некоторые теплонасосные установки в Швеции и других странах Европы имеют φ≤3 и достаточно рентабельны (срок окупаемости 3-4 года). Это связано, в первую очередь, со структурой электроэнергетики данных стран. В ряде Европейских стран базовыми электрогенерирующими мощностями являются атомные и гидроэлектростанции, а значит относительно дешевая электроэнергия. Поэтому ТНУ с электроприводом в данных странах даже при φ≤3 экономически целесообразны, т. к. позволяют реально экономить дорогостоящее органическое топливо, сократить вредные выбросы в окружающую среду, экономить электроэнергию замещая, электрообогрев.

Prilikom odabira tipa toplotne pumpe, pored energetske i ekonomske efikasnosti, treba uzeti u obzir i karakteristike različitih tipova mašina (vek trajanja, uticaj na životnu sredinu, mogućnost održavanja, potrebne kvalifikacije radnog osoblja, mogućnost kontrole snage preko širok spektar itd.).

Sa stanovišta uticaja na životnu sredinu i bezbednosti, ABTN ima jasnu prednost u odnosu na PTN, jer nemojte koristiti freone - ugljovodonike koji sadrže fluorohlor. U skladu sa Montrealskim protokolom iz 1987. godine, gotovo svi freoni koji se koriste u PTN-u se pažljivije prate u pogledu „bezbednosti ozona“, „efekta staklene bašte“ i podložni su ozbiljnim kaznama ako se zloupotrebe i odlože. U ABTN-u, svi procesi se odvijaju u vakuumu i, za razliku od PTN-a, nisu u nadležnosti GOSGORTEHNADZOR-a.

ABTN imaju mnogo duži vijek trajanja, jer su u suštini oprema za izmjenu topline, visoke mogućnosti održavanja, niske buke u radu.

Prednosti PTN-a s električnim pogonom uključuju jednostavnost njihovog napajanja. Na nekim stranicama to može biti odlučujući faktor u njihovu korist.

Postoje svi preduslovi za uspešan razvoj rada na HP-u u Rusiji: mašinske i sirovinske baze, naučni i inženjerski kadrovi, značajna količina obavljenog istraživačko-razvojnog rada, savladana je proizvodnja mnogih tipova HP-a, postoji prilično značajno iskustvo u njihovom radu, praktično neiscrpni niskopotencijalni izvori toplote.

Istovremeno, treba napomenuti da, kako pokazuje strano iskustvo, široka upotreba tehnologija za uštedu energije može biti samo uz aktivno učešće države, koje se uglavnom sastoji u kreiranju zakonodavnih i regulatornih akata koji stimulišu upotrebu tehnologije za uštedu energije.

Književnost

1) V. G. Gorshkov Toplotne pumpe. Analitički pregled // Priručnik industrijske opreme, 2004, br. 2.

2) A. G. Korolkov, A.V. Popov, A. Vlad. Popov Apsorpcijski litijum-bromidni toplotni transformatori za hlađenje i grijanje vode // Problemi uštede energije br. 1 (14) februar 2003.

3) Popov A. V., Bogdanov A. I., Pazdnikov A. G. Iskustvo u razvoju i stvaranju apsorpcionih litijum bromidnih toplotnih pumpi // Industrijska energija - 1999, br. 8 - str. 38-43.

4) Baranenko A. V., Popov A. V., Timofeevsky L. S., Volkova O. V. Apsorpcioni litijum-bromidni toplotni pretvarači nove generacije // Kholodilnaya tehnika, 2001, br. 4-s18-20.

5) Popov A.V. Sistem hlađenja i iskorišćenja toplote dimnih gasova postrojenja za spaljivanje otpada // Čišćenje i neutralizacija dimnih gasova u instalacijama koje sagorevaju otpad i smeće. - Novosibirsk, 1999. - str. 121-132. Časopis "Problemi uštede energije", avgust 2005.

| besplatno preuzimanje Analiza efikasnosti različitih tipova toplotnih pumpi, Popov A. V. ,