ประเภทของการติดตั้งปั๊มความร้อน สารานุกรมขนาดใหญ่ของน้ำมันและก๊าซ
ทำกำไรน้อยลงและสูญเสียความเกี่ยวข้อง การเผาไหม้ของก๊าซหรือเชื้อเพลิงเหลวในหม้อไอน้ำทำให้งบประมาณลดลงอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ประหยัดเงินได้มากโดยใช้ ปั๊มความร้อน สำหรับทำความร้อนที่บ้าน พวกเขาอยู่บนพื้นฐานของการใช้พลังงานธรรมชาติฟรีซึ่งมีอยู่ทุกหนทุกแห่ง มันต้องถ่ายเท่านั้น
ประสิทธิภาพการลงทุน
ก๊าซเหลวและน้ำมันดีเซลไม่สามารถแข่งขันกับปั๊มความร้อนได้ ทั้งในแง่ของต้นทุนการทำงานหรือความสะดวกสบายในการใช้งาน การใช้เชื้อเพลิงแข็งเพื่อให้ความร้อนนั้นทำให้เป็นระบบอัตโนมัติได้ยากและต้องใช้แรงงานจำนวนมาก ไฟฟ้าเป็นพลังงานรูปแบบที่สะดวกสบายแต่มีราคาแพง หากต้องการเชื่อมต่อหม้อต้มน้ำไฟฟ้า คุณต้องมีสายไฟฟ้าแรงสูงแยกต่างหาก จนถึงปัจจุบัน ในภาวะภายในประเทศ ก๊าซธรรมชาติยังคงเป็นที่ต้องการมากที่สุดและ มุมมองที่สะดวกสบายเชื้อเพลิง. แต่มีข้อเสียหลายประการ:
- การออกใบอนุญาต
- การประสานงานของโครงการในหน่วยงานกำกับดูแลและกับเพื่อนบ้าน
- ส่วนหนึ่งของการดำเนินการเชื่อมต่อและเชื่อมต่อสามารถทำได้โดยองค์กรที่ได้รับอนุญาตเท่านั้น
- การตรวจสอบมิเตอร์เป็นระยะ
- การกระจายเครือข่ายที่จำกัดและความห่างไกลของจุดเชื่อมต่อ
- ต้นทุนสูงสำหรับการวางสายการจัดหา
- อุปกรณ์ที่ใช้แก๊สเป็นแหล่งของภัยคุกคามและต้องมีการควบคุมที่มีการควบคุม
ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของปั๊มความร้อนถือได้ว่าเป็นการลงทุนที่สูงในขั้นตอนการซื้อและติดตั้งอุปกรณ์เท่านั้น ราคาของระบบทำความร้อนมาตรฐานที่ใช้ปั๊มความร้อนพร้อมตัวแลกเปลี่ยนความร้อนใต้พิภพประกอบด้วยต้นทุนของสว่านและอุปกรณ์เฉพาะพร้อมการติดตั้ง ชุดประกอบด้วย:
- ชุดโพรบ;
- โพรพิลีนไกลคอล;
- หม้อต้มน้ำร้อนทางอ้อมสำหรับน้ำร้อน
- ชุด อุปกรณ์สูบน้ำและระบบอัตโนมัติ
งานนี้ดำเนินการโดยบุคลากรที่มีคุณสมบัติพร้อมเครื่องมือระดับมืออาชีพ ค่าใช้จ่ายล่วงหน้าที่สูงขึ้นเล็กน้อยนั้นสมดุลด้วยผลประโยชน์ที่สำคัญ:
- การติดตั้งปั๊มความร้อนนั้นประหยัดมาก ซึ่งทำให้คุณสามารถชดใช้ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมได้ในเวลาเพียงไม่กี่ฤดูกาล
- มีโอกาสเพียงพอสำหรับการดำเนินการที่ยืดหยุ่น ระบบควบคุมอัตโนมัติด้วยการบำรุงรักษาขั้นต่ำ
- ความสะดวกสบายในการใช้งาน
- เหมาะสำหรับการติดตั้งที่อยู่อาศัยด้วยการออกแบบที่สวยงามและทันสมัย
- การระบายความร้อนของอาคารโดยใช้อุปกรณ์ชุดเดียวกัน
- เมื่อทำงานเพื่อระบายความร้อน นอกเหนือจากโหมดการทำงานแบบแอ็คทีฟแล้ว ยังสามารถใช้อุณหภูมิที่ลดลงของน้ำและดินธรรมชาติเพื่อใช้งานโหมดพาสซีฟโดยไม่มีค่าใช้จ่ายด้านพลังงานโดยไม่จำเป็น
- พลังงานต่ำของอุปกรณ์ไม่จำเป็นต้องวางสายไฟหน้าตัดขนาดใหญ่
- ไม่จำเป็นต้องมีใบอนุญาต
- ความเป็นไปได้ของการใช้สายไฟที่มีอยู่ของอุปกรณ์ทำความร้อน
สำหรับการผลิตพลังงานความร้อน 1 กิโลวัตต์ก็เพียงพอที่จะใช้จ่ายไม่เกิน 250 วัตต์ สำหรับทำความร้อนในครัวเรือนส่วนตัวขนาด 1 ตร.ม. พื้นที่กินไฟเพียงประมาณ 25 W / h และนั่นคือน้ำร้อน คุณสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้พลังงานได้ด้วยการปรับปรุงฉนวนกันความร้อนในบ้านของคุณ
มันทำงานอย่างไร
ปั๊มความร้อนซึ่งทำงานโดยยึดตามวัฏจักรคาร์โนต์ใช้พลังงานไม่ใช่เพื่อให้ความร้อนกับสารหล่อเย็น แต่สำหรับสูบความร้อนจากภายนอก เทคโนโลยีไม่ใช่เรื่องใหม่ ปั๊มความร้อนทำงานในบ้านของเราโดยเป็นส่วนหนึ่งของตู้เย็นมานานหลายทศวรรษ ในตู้เย็น ความร้อนจากห้องจะเคลื่อนออกสู่ภายนอก ในการติดตั้งระบบทำความร้อนล่าสุด มีการนำกระบวนการย้อนกลับมาใช้ แม้อุณหภูมิภายนอกจะต่ำ แต่ก็มีพลังงานมากมายอยู่ที่นั่น
เป็นไปได้ที่จะนำความร้อนจากตัวที่เย็นกว่าและให้ความร้อนที่ร้อนขึ้นด้วยคุณสมบัติของสารในการใช้พลังงานระหว่างการระเหยและปล่อยระหว่างการควบแน่นรวมถึงการเพิ่มอุณหภูมิอันเป็นผลมาจากการบีบอัด สภาวะที่จำเป็นสำหรับการเดือดและการระเหยเกิดขึ้นโดยการเปลี่ยนความดัน ฟรีออนถูกใช้เป็นสารทำงานที่มีจุดเดือดต่ำ
ในปั๊มความร้อน การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นใน 4 ขั้นตอน:
- เมื่อระบายความร้อนต่ำกว่าอุณหภูมิแวดล้อม ของเหลวทำงานของของเหลวจะหมุนเวียนผ่านขดลวดเมื่อสัมผัสกับมัน ของเหลวร้อนขึ้นและระเหย
- ก๊าซถูกบีบอัดโดยคอมเพรสเซอร์ทำให้อุณหภูมิเกิน
- ในขดลวดภายในที่เย็นกว่า การควบแน่นเกิดขึ้นจากการปล่อยความร้อน
- ของเหลวถูกบายพาสผ่านอุปกรณ์ควบคุมปริมาณเพื่อรักษาความแตกต่างของแรงดันระหว่างคอนเดนเซอร์และเครื่องระเหย
นำไปปฏิบัติ
การสัมผัสโดยตรงของเครื่องระเหยและคอนเดนเซอร์กับภายนอกและ สภาพแวดล้อมภายในไม่เป็นเรื่องปกติสำหรับระบบทำความร้อนที่ใช้ปั๊มความร้อน การถ่ายเทพลังงานเกิดขึ้นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน น้ำหล่อเย็นที่สูบผ่านวงจรภายนอกจะปล่อยความร้อนไปยังเครื่องระเหยเย็น คอนเดนเซอร์ร้อนส่งผ่านไปยังระบบทำความร้อนของบ้าน
ประสิทธิภาพของรูปแบบดังกล่าวขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสภาพแวดล้อมภายนอกและภายในเป็นอย่างมาก ยิ่งมีขนาดเล็กยิ่งดี ดังนั้นความร้อนจึงไม่ค่อยถูกดึงออกจากอากาศภายนอกซึ่งมีอุณหภูมิต่ำมาก
ตามสถานที่รับพลังงานการติดตั้งประเภทต่อไปนี้มีความโดดเด่น:
- "น้ำบาดาล";
- "น้ำ-น้ำ";
- "อากาศ-น้ำ".
ของเหลวที่ไม่แช่แข็งที่ปลอดภัยถูกใช้เป็นตัวพาความร้อนในระบบดินและน้ำ อาจเป็นโพรพิลีนไกลคอล ไม่อนุญาตให้ใช้เอทิลีนไกลคอลเพื่อจุดประสงค์ดังกล่าว เนื่องจากหากระบบถูกลดแรงดันก็จะทำให้เกิดพิษต่อดินหรือชั้นหินอุ้มน้ำ
การติดตั้งน้ำบาดาล
ที่ระดับความลึกตื้นแล้ว อุณหภูมิของดินขึ้นอยู่เพียงเล็กน้อย สภาพอากาศดังนั้นดินจึงเป็นสภาพแวดล้อมภายนอกที่มีประสิทธิภาพ ต่ำกว่า 5 เมตร เงื่อนไขไม่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาของปี การติดตั้งมี 2 ประเภท:
- พื้นผิว;
- ความร้อนใต้พิภพ
ในขั้นแรก ร่องลึกที่ขยายออกจะถูกขุดบนไซต์ให้มีความลึกต่ำกว่าระดับจุดเยือกแข็ง ในนั้นท่อพลาสติกของส่วนที่ต่อเนื่องจะถูกวางเป็นวงแหวนและปกคลุมด้วยดิน
ในระบบความร้อนใต้พิภพ การถ่ายเทความร้อนจะเกิดขึ้นที่ระดับความลึกในบ่อ อุณหภูมิที่สูงและคงที่ในส่วนลึกของโลกให้ผลทางเศรษฐกิจที่ดี บนไซต์มีการเจาะหลุมที่มีความลึก 50 ถึง 100 เมตรในปริมาณที่ต้องการตามการคำนวณ สำหรับอาคารบางหลัง 1 บ่ออาจเพียงพอสำหรับบางอาคาร 5 บ่อไม่เพียงพอ โพรบแลกเปลี่ยนความร้อนถูกหย่อนลงไปในบ่อน้ำ
การติดตั้งน้ำสู่น้ำ
ระบบดังกล่าวใช้พลังงานน้ำที่ไม่แข็งตัวในฤดูหนาวที่ด้านล่างของแม่น้ำและทะเลสาบหรือน้ำใต้ดิน การติดตั้งน้ำมี 2 ประเภทขึ้นอยู่กับสถานที่แลกเปลี่ยนความร้อน:
- ในสระน้ำ
- บนเครื่องระเหย
ตัวเลือกแรกมีราคาแพงที่สุดในแง่ของการลงทุน ท่อส่งจะจมลงสู่ก้นแหล่งน้ำใกล้เคียงและป้องกันพื้นผิวใหม่ ประการที่สองใช้ในกรณีที่ไม่มีแหล่งน้ำในบริเวณใกล้เคียง กำลังเจาะ 2 หลุม: อุปทานและรับ จากอันแรก น้ำจะถูกสูบไปยังตัวที่สองผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อน
การติดตั้งอากาศสู่น้ำ
ติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยอากาศใกล้กับบ้านหรือบนหลังคา มันไหลผ่านมัน อากาศภายนอก. ระบบดังกล่าวมีประสิทธิภาพน้อยกว่า แต่ราคาถูก การติดตั้งในสถานที่ลีช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน
การประกอบตัวเองของระบบ
ด้วยความปรารถนาอย่างแรงกล้าคุณสามารถลองติดตั้งปั๊มความร้อนด้วยมือของคุณเอง ซื้อคอมเพรสเซอร์ฟรีออนอันทรงพลัง คอยล์ท่อทองแดง เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และอื่นๆ วัสดุสิ้นเปลือง. แต่มีรายละเอียดปลีกย่อยมากมายในงานนี้ พวกเขามีไม่มากในการปฏิบัติตาม งานติดตั้ง, ในการคำนวน การปรับจูน และบาลานซ์ระบบที่ถูกต้องเท่าไหร่
เพียงพอที่จะหยิบสาย freon ไม่สำเร็จเพื่อให้ของเหลวที่เข้าสู่คอมเพรสเซอร์ปิดการใช้งานทันที ความยากลำบากอาจเกิดขึ้นกับการดำเนินการ การควบคุมอัตโนมัติประสิทธิภาพของระบบ
การติดตั้งปั๊มความร้อน (HPU) ใช้พลังงานความร้อนทดแทนจากธรรมชาติที่มีศักยภาพต่ำของสิ่งแวดล้อม (น้ำ อากาศ ดิน) และเพิ่มศักยภาพของตัวพาความร้อนหลักให้อยู่ในระดับที่สูงขึ้น ในขณะที่ใช้พลังงานหลักหรือเชื้อเพลิงฟอสซิลน้อยลงหลายเท่า การติดตั้งปั๊มความร้อนทำงานตามวัฏจักรเทอร์โมไดนามิกของคาร์โนต์ ซึ่งของเหลวอุณหภูมิต่ำ (แอมโมเนีย ฟรีออน ฯลฯ) ทำหน้าที่เป็นของไหลในการทำงาน การถ่ายเทความร้อนจากแหล่งที่มีศักยภาพต่ำไปยังระดับอุณหภูมิที่สูงขึ้นนั้นดำเนินการโดยการจ่ายพลังงานกลในคอมเพรสเซอร์ (แรงดันไอน้ำ HPI) หรือการจ่ายความร้อนเพิ่มเติม (ในการดูดซับ HPI)
การใช้ HPP ในระบบจ่ายความร้อนเป็นหนึ่งในจุดตัดที่สำคัญที่สุดของเทคโนโลยีอุณหภูมิต่ำกับวิศวกรรมพลังงานความร้อน ซึ่งนำไปสู่การประหยัดพลังงานของแหล่งพลังงานที่ไม่หมุนเวียนและการปกป้องสิ่งแวดล้อมโดยการลดการปล่อย CO2 และ NOx สู่บรรยากาศ การใช้ HPP มีแนวโน้มมากใน ระบบรวมการจ่ายความร้อนร่วมกับเทคโนโลยีอื่นๆ สำหรับการใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียน (พลังงานแสงอาทิตย์ ลม พลังงานชีวภาพ) และช่วยให้คุณปรับพารามิเตอร์ของระบบที่เกี่ยวข้องให้เหมาะสมและบรรลุประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจสูงสุด
เราจะเลือกใช้สารทำความเย็นที่ใช้งานได้ - R 22 ซึ่งมี ตัวเลือกต่อไปนี้: การไหลของสารทำความเย็น Oa = 0.06 kg/s; จุดเดือด Т0 = 3 °С; อุณหภูมิการควบแน่น Тk = 55 °С; อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นที่ทางเข้าไปยังเครื่องระเหยจากแหล่งที่มีศักยภาพต่ำ Ґн = 8 °С; อุณหภูมิน้ำหล่อเย็น (น้ำ) ที่ทางออกคอนเดนเซอร์ f = 50 °C; อัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นในคอนเดนเซอร์ Ok = 0.25 kg/s; ความแตกต่างของอุณหภูมิน้ำหล่อเย็นในคอนเดนเซอร์ D4 = 15 °C; พลังงานที่ใช้โดยคอมเพรสเซอร์ N = 3.5 kW; เอาต์พุตความร้อน HPI = 15.7 กิโลวัตต์; ปัจจัยการแปลง tsnt = 4.5
แผนผังของ HPP การบีบอัดไอแสดงในรูปที่ 7.2 และรวมถึงเครื่องระเหย คอมเพรสเซอร์ คอนเดนเซอร์ และปีกผีเสื้อ
4 - วาล์วปีกผีเสื้อขยายตัว; 5 - คอยล์ระเหยสารทำความเย็น;
6 - ถังระเหย; 7 - แหล่งพลังงานน้ำคุณภาพต่ำ
8 - ระบายไปที่ NIE; 9 - น้ำจากระบบทำความร้อนหรือประปา;
แหล่งความร้อนในรัสเซียซึ่งมีฤดูหนาวที่ยาวนานและค่อนข้างรุนแรง ต้องใช้ต้นทุนเชื้อเพลิงที่สูงมาก ซึ่งสูงกว่าค่าไฟฟ้าเกือบ 2 เท่า ข้อเสียเปรียบหลักของแหล่งความร้อนแบบดั้งเดิมคือพลังงานต่ำประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ อัตราค่าขนส่งที่สูงสำหรับการส่งมอบผู้ให้บริการด้านพลังงานยังทำให้ปัจจัยลบในแหล่งความร้อนแบบดั้งเดิมแย่ลงไปอีก
เกณฑ์มาตรฐานที่บ่งชี้อย่างมากสำหรับการประเมินความเป็นไปได้ของการใช้การติดตั้งปั๊มความร้อนในรัสเซียคือประสบการณ์จากต่างประเทศ มันแตกต่างกันใน ประเทศต่างๆและขึ้นอยู่กับลักษณะภูมิอากาศและภูมิศาสตร์ ระดับการพัฒนาเศรษฐกิจ ความสมดุลของเชื้อเพลิงและพลังงาน อัตราส่วนราคาเชื้อเพลิงและไฟฟ้าประเภทหลัก ระบบทำความร้อนและไฟฟ้าที่ใช้ตามประเพณี ฯลฯ ภายใต้เงื่อนไขที่คล้ายคลึงกัน เมื่อพิจารณาถึงสภาพเศรษฐกิจของรัสเซียแล้ว ประสบการณ์จากต่างประเทศควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นแนวทางการพัฒนาที่แท้จริงในมุมมอง
คุณลักษณะของการจ่ายความร้อนในรัสเซียซึ่งแตกต่างจากประเทศส่วนใหญ่ของโลกคือการใช้ระบบอย่างแพร่หลาย เครื่องทำความร้อนอำเภอในเมืองใหญ่
แม้ว่าในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา การผลิตปั๊มความร้อนได้เพิ่มขึ้นอย่างมากทั่วโลก แต่ในประเทศของเรา HPP ยังไม่พบการใช้งานที่กว้างขวาง มีเหตุผลหลายประการที่นี่:
ประเพณีเน้นไปที่การให้ความร้อนในเขต;
อัตราส่วนที่ไม่เอื้ออำนวยระหว่างค่าไฟฟ้าและเชื้อเพลิง
ตามกฎแล้วการผลิต HP จะดำเนินการบนพื้นฐานของเครื่องทำความเย็นที่ใกล้ที่สุดในแง่ของพารามิเตอร์ซึ่งไม่ได้นำไปสู่คุณสมบัติที่ดีที่สุดของ HP เสมอไป
ในอดีตที่ผ่านมา มีทางยาวไกลจากการออกแบบ HP ไปจนถึงการว่าจ้าง
ในประเทศของเรา ปัญหาการออกแบบของ HP ได้รับการจัดการมาตั้งแต่ปี 1926/27/ ตั้งแต่ปี 1976 HP ได้ทำงานในอุตสาหกรรมที่โรงงานผลิตชา (Samtredia, Georgia) /13/ ที่ Podolsk Chemical and Metallurgical Plant (PCMZ) ตั้งแต่ปี 1987 /24/ ที่โรงงานผลิตนม Sagarejo (จอร์เจีย) ใน ฟาร์มโคนมภูมิภาคมอสโก "Gorki-2" ตั้งแต่ปี 2506
นอกจากอุตสาหกรรมแล้ว HP ยังใช้ในศูนย์การค้า (Sukhumi) สำหรับการจ่ายความร้อนและความเย็น ในอาคารที่พักอาศัย (Bukuria, มอลโดวา) ในหอพัก Druzhba (ยัลตา) โรงพยาบาลภูมิอากาศ (Gagra) และ Pitsunda ห้องโถงรีสอร์ท
ย้อนกลับไปในทศวรรษที่ 70 การนำความร้อนกลับคืนอย่างมีประสิทธิภาพด้วยความช่วยเหลือของการติดตั้งปั๊มความร้อนได้ดำเนินการที่สถานีพลังงานความร้อนใต้พิภพ Pauzhetskaya ใน Kamchatka TNU ประสบความสำเร็จในการใช้ระบบทดลองการจ่ายความร้อนใต้พิภพสำหรับเขตที่อยู่อาศัยและโรงงานเรือนกระจก Sredne-Parutinsky ใน Kamchatka ในกรณีเหล่านี้ แหล่งความร้อนใต้พิภพ /12/ ถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานศักยภาพต่ำ
การใช้และโดยเฉพาะอย่างยิ่งการผลิตปั๊มความร้อนในประเทศของเรากำลังพัฒนาล่าช้ามาก ผู้บุกเบิกด้านการสร้างและการใช้งานปั๊มความร้อนในอดีตสหภาพโซเวียตคือ VNIIholodmash ในปี 2529-2532 VNIIkholodmash ได้พัฒนาปั๊มความร้อนอัดไอจำนวนหนึ่งที่มีเอาต์พุตความร้อนตั้งแต่ 17 กิโลวัตต์เป็น 11.5 เมกะวัตต์ในขนาดน้ำต่อน้ำสิบสองขนาด นอกจากนี้ น้ำทะเลยังเป็นแหล่งความร้อนอุณหภูมิต่ำสำหรับปั๊มความร้อนด้วยปั๊มความร้อน "น้ำ-อากาศ" 300 - 1,000 กิโลวัตต์สำหรับ 45 และ 65 กิโลวัตต์ ปั๊มความร้อนส่วนใหญ่ในซีรีส์นี้ผ่านขั้นตอนการผลิตและทดสอบแล้ว ซึ่งเป็นเครื่องต้นแบบที่โรงงานวิศวกรรมทำความเย็นห้าแห่ง ขนาดมาตรฐานสี่ขนาดคือปั๊มความร้อนที่ผลิตในปริมาณมากโดยให้ความร้อนที่ส่งออก 14; หนึ่งร้อย; 300; 8500 กิโลวัตต์ วางจำหน่ายทั้งหมดจนถึงปี 1992 มี 3,000 หน่วย พลังงานความร้อนของกลุ่มปฏิบัติการของปั๊มความร้อนเหล่านี้อยู่ที่ประมาณ 40 MW /16, 17/
ในช่วงเวลานี้ มีการพัฒนาปั๊มความร้อนพื้นฐานใหม่จำนวนหนึ่ง เช่น การดูดซับ การสลายการสลาย การอัด การทำงานกับบิวเทนและน้ำในฐานะสารทำงาน เป็นต้น
ในอนาคตความต้องการปั๊มความร้อนลดลง เครื่องจักรที่เชี่ยวชาญจำนวนมากและการพัฒนาใหม่ ๆ ไม่มีการอ้างสิทธิ์
อย่างไรก็ตาม ใน ปีที่แล้วภาพเริ่มเปลี่ยนไป มีแรงจูงใจทางเศรษฐกิจที่แท้จริงสำหรับการอนุรักษ์พลังงาน เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของราคาพลังงาน ตลอดจนการเปลี่ยนแปลงอัตราค่าไฟฟ้าและ ประเภทต่างๆเชื้อเพลิง. ในหลายกรณี ข้อกำหนดด้านความสะอาดของสิ่งแวดล้อมของระบบจ่ายความร้อนมีความสำคัญต่อสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะสิ่งนี้ใช้กับชนชั้นสูง บ้านเดี่ยว. บริษัทเฉพาะทางแห่งใหม่ปรากฏในมอสโก, โนโวซีบีร์สค์, นิจนีนอฟโกรอดและเมืองอื่น ๆ ออกแบบการติดตั้งปั๊มความร้อนและผลิตเฉพาะปั๊มความร้อน ด้วยความพยายามของบริษัทเหล่านี้ กองปั๊มความร้อนที่มีความจุความร้อนรวมประมาณ 50 เมกะวัตต์ได้เริ่มดำเนินการแล้ว
ในระบบเศรษฐกิจการตลาดที่แท้จริงในรัสเซีย ปั๊มความร้อนมีโอกาสที่จะขยายตัวได้อีก และการผลิตปั๊มความร้อนสามารถเทียบได้กับการผลิตเครื่องทำความเย็นในคลาสที่เกี่ยวข้องกัน โอกาสนี้สามารถประเมินได้เมื่อพิจารณาถึงเงื่อนไขของความร้อนและการจ่ายพลังงานในพื้นที่หลักของการติดตั้งปั๊มความร้อน: ที่อยู่อาศัยและส่วนชุมชน, สถานประกอบการอุตสาหกรรม, รีสอร์ทเพื่อสุขภาพและ สปอร์ตคอมเพล็กซ์ในการผลิตทางการเกษตร
ในภาคที่อยู่อาศัยและส่วนรวม การติดตั้งปั๊มความร้อนถูกใช้อย่างแพร่หลายที่สุดในโลกและการปฏิบัติของรัสเซีย ส่วนใหญ่สำหรับการทำความร้อนและการจ่ายน้ำร้อน (DHW) ทิศทางหลัก:
การจ่ายความร้อนอัตโนมัติจากการติดตั้งปั๊มความร้อน
การใช้การติดตั้งปั๊มความร้อนกับระบบทำความร้อนแบบกระจายศูนย์ที่มีอยู่แล้ว
สำหรับการจ่ายความร้อนอัตโนมัติของอาคารแต่ละหลัง พื้นที่ในเมือง การตั้งถิ่นฐาน ส่วนใหญ่เป็นปั๊มความร้อนแบบอัดไอที่มีพลังงานความร้อน 10–30 กิโลวัตต์ ใช้ในหน่วยอุปกรณ์ของอาคารที่แยกจากกัน และเขตและการตั้งถิ่นฐานสูงสุด 5 เมกะวัตต์
ขณะนี้โปรแกรม "การพัฒนาพลังงานที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมในรัสเซีย" กำลังดำเนินการอยู่ ประกอบด้วยส่วนการพัฒนาการติดตั้งปั๊มความร้อน การคาดการณ์การพัฒนาขึ้นอยู่กับการประมาณการของผู้ผลิตปั๊มความร้อน เช่นเดียวกับผู้ใช้ในภูมิภาคต่างๆ ของประเทศ ความต้องการของกำลังการผลิตที่แตกต่างกัน และความเป็นไปได้ของการผลิต โครงการขนาดใหญ่ประมาณ 30 โครงการส่วนใหญ่คาดการณ์ถึงการใช้ปั๊มความร้อนสำหรับส่วนที่อยู่อาศัยและส่วนรวม รวมถึงในระบบทำความร้อนแบบอำเภอ
งานจำนวนหนึ่งดำเนินการภายใต้กรอบของโครงการระดับภูมิภาคเพื่อการประหยัดพลังงานและการเปลี่ยนระบบจ่ายความร้อนแบบดั้งเดิมด้วยหน่วยปั๊มความร้อน: ภูมิภาคโนโวซีบีร์สค์, ภูมิภาคนิจนีนอฟโกรอด, โนริลสค์, เนรุงรี, ยาคุเทีย, ดิฟโนกอร์ส, ภูมิภาคครัสโนยาสค์. ความจุความร้อนที่ป้อนเข้าโดยเฉลี่ยต่อปีจะอยู่ที่ประมาณ 100 เมกะวัตต์
ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้การสร้างความร้อนโดยปั๊มความร้อนที่ทำงานอยู่ทั้งหมดในปี 2548 มีจำนวน 2.2 ล้าน Gcal และการเปลี่ยนเชื้อเพลิงอินทรีย์ - เชื้อเพลิงมาตรฐาน 160,000 ตัน พลังงานความร้อนผลผลิตประจำปี 300 MW ดังนั้นจึงมีการวางแผนความก้าวหน้าในการกระจายการติดตั้งปั๊มความร้อนในรัสเซีย
สำหรับปั๊มความร้อนที่มีเอาต์พุตความร้อนขนาดใหญ่ตั้งแต่ 500 กิโลวัตต์ถึง 40 เมกะวัตต์ หลังจากปี 2548 ปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าโดยเฉลี่ยต่อปีอยู่ที่ 280 เมกะวัตต์ และหลังจากปี พ.ศ. 2553 - สูงสุด 800 เมกะวัตต์ เนื่องจากในช่วงเวลานี้มีการวางแผนที่จะใช้ปั๊มความร้อนอย่างกว้างขวางในระบบทำความร้อนแบบแยกส่วน
ในการผลิตทางการเกษตร การใช้งานหลักของปั๊มความร้อนคือการแปรรูปนมและการจ่ายความร้อนไปยังแผงลอยหลัก
ในฟาร์มโคนม ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานที่มีนัยสำคัญมากถึง 50% ตกอยู่ที่การขับเคลื่อนของคอมเพรสเซอร์ของเครื่องทำความเย็นที่ออกแบบมาเพื่อให้นมที่รีดนมสดเย็นและทำให้น้ำร้อนสำหรับความต้องการด้านสุขอนามัยและเทคโนโลยี ความต้องการความร้อนและความเย็นรวมกันนี้ทำให้เกิด เงื่อนไขที่เอื้ออำนวยสำหรับการใช้งานปั๊มความร้อน ความร้อนจำนวนมากจะถูกลบออกด้วยอากาศถ่ายเทของแผงลอย ซึ่งสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานต่ำสำหรับปั๊มความร้อนขนาดเล็กได้สำเร็จ ในฟาร์มปศุสัตว์ หน่วยปั๊มความร้อนจะติดตั้งเครื่องปรับอากาศในห้องคอกสัตว์พร้อมๆ กัน และจ่ายความร้อนไปยังโรงงานผลิต
แอปพลิเคชัน ระบบกระจายอำนาจการจ่ายความร้อนตามการติดตั้งปั๊มความร้อนในพื้นที่ที่ไม่มีเครือข่ายความร้อน หรือในพื้นที่ที่อยู่อาศัยใหม่ จะช่วยหลีกเลี่ยงข้อเสียมากมายในด้านเทคโนโลยี เศรษฐกิจ และสิ่งแวดล้อมของระบบทำความร้อนแบบอำเภอ การแข่งขันกับพวกเขาในแง่ของพารามิเตอร์ทางเศรษฐกิจสามารถเป็นโรงต้มน้ำแบบอำเภอที่ใช้ก๊าซเท่านั้น
ขณะนี้มีการติดตั้งดังกล่าวเป็นจำนวนมาก และในอนาคตความต้องการพวกเขาจะเติบโตอย่างรวดเร็ว
การประหยัด การทดแทน เชื้อเพลิงอินทรีย์โดยใช้ปั๊มความร้อนเกิดขึ้นเนื่องจากการมีส่วนร่วมที่เป็นประโยชน์ของการปล่อยความร้อนเกรดต่ำที่ CHP ทำได้สองวิธี:
การใช้ความเย็นโดยตรง น้ำเทคนิค CHP เป็นแหล่งความร้อนเกรดต่ำสำหรับปั๊มความร้อน
ใช้เป็นแหล่งความร้อนคุณภาพต่ำสำหรับปั๊มความร้อนของน้ำในเครือข่ายที่ส่งคืนกลับสู่ CHPP อุณหภูมิจะลดลงถึง 20 - 25 °C
วิธีแรกจะดำเนินการเมื่อปั๊มความร้อนอยู่ใกล้กับ CHP วิธีที่สอง - เมื่อใช้ใกล้กับผู้ใช้ความร้อน ในทั้งสองกรณี ระดับอุณหภูมิของแหล่งกำเนิดความร้อนที่มีศักยภาพต่ำจะค่อนข้างสูง ซึ่งสร้างข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการทำงานของปั๊มความร้อนที่มีปัจจัยการแปลงสูง
การใช้ปั๊มความร้อนในระบบทำความร้อนแบบอำเภอสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพทางเทคนิคและเศรษฐกิจของระบบพลังงานในเมืองได้อย่างมาก โดยให้:
พลังงานความร้อนที่เพิ่มขึ้นตามปริมาณความร้อนที่ใช้ไปก่อนหน้านี้ที่ปล่อยเข้าสู่ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำในกระบวนการผลิต
ลดการสูญเสียความร้อนระหว่างการขนส่งน้ำในเครือข่ายไปยัง ท่อส่งหลัก;
จากน้อยไปมาก ภาระความร้อนลดลง 15 - 20% โดยใช้น้ำในเครือข่ายหลักเท่ากันและลดการขาดน้ำในเครือข่ายที่สถานีทำความร้อนกลางใน microdistricts ที่ห่างไกลจาก CHPP
รูปร่าง แหล่งสำรองเพื่อครอบคลุมภาระความร้อนสูงสุด
ในการทำงานในระบบทำความร้อนแบบอำเภอ ต้องใช้ปั๊มความร้อนขนาดใหญ่ที่มีกำลังความร้อนหลายเมกะวัตต์สำหรับการติดตั้งในสถานีไฟฟ้าย่อยที่ให้ความร้อนและสูงถึงหลายสิบเมกะวัตต์เพื่อใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน
ที่สถานประกอบการอุตสาหกรรม การติดตั้งปั๊มความร้อนจะใช้ความร้อนของระบบหมุนเวียนน้ำ ความร้อนจากการระบายอากาศ และความร้อนของน้ำเสีย
ด้วยความช่วยเหลือของ HPP คุณสามารถถ่ายโอนความร้อนเหลือทิ้งส่วนใหญ่ไปยังเครือข่ายทำความร้อนได้ประมาณ 50 - 60% โดยที่:
ไม่จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงเพิ่มเติมเพื่อผลิตความร้อนนี้
จะดีขึ้น สถานการณ์ทางนิเวศวิทยา;
โดยลดอุณหภูมิลง น้ำหมุนเวียนสูญญากาศในคอนเดนเซอร์กังหันจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและการส่งออกไฟฟ้าจากกังหันจะเพิ่มขึ้น
การสูญเสียน้ำหมุนเวียนและค่าใช้จ่ายในการสูบน้ำจะลดลง
จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ เชื่อกันว่าการใช้การติดตั้งปั๊มความร้อนในองค์กรที่จัดหาความร้อนจาก CHPP นั้นไม่ประหยัดอย่างเห็นได้ชัด ขณะนี้กำลังแก้ไขประมาณการเหล่านี้ ประการแรกพวกเขาคำนึงถึงความเป็นไปได้ของการใช้เทคโนโลยีที่กล่าวถึงข้างต้นในภาคที่อยู่อาศัยและชุมชนที่มีระบบทำความร้อนในเขต ประการที่สอง อัตราส่วนราคาจริงสำหรับไฟฟ้า ความร้อนจาก CHPP และเชื้อเพลิงกำลังบังคับให้บางองค์กรเปลี่ยนไปใช้เครื่องกำเนิดความร้อนและแม้แต่ไฟฟ้าของตนเอง ด้วยวิธีนี้ การติดตั้งปั๊มความร้อนจะมีประสิทธิภาพสูงสุด ประหยัดเชื้อเพลิงได้มากโดยเฉพาะอย่างยิ่ง "mini-CHP" โดยอิงจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลที่ทำงานบน ก๊าซธรรมชาติซึ่งขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ปั๊มความร้อนพร้อมกัน ในเวลาเดียวกันการติดตั้งระบบระบายความร้อนจะให้ความร้อนและการจ่ายน้ำร้อนแก่องค์กร
นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มสำหรับองค์กรที่จะใช้หน่วยปั๊มความร้อนร่วมกับการใช้ความร้อนจากการปล่อยระบายอากาศ การทำความร้อนด้วยอากาศเป็นเรื่องปกติสำหรับหลาย ๆ คน ผู้ประกอบการอุตสาหกรรม. การติดตั้งสำหรับการกู้คืนความร้อนจากการระบายอากาศทำให้สามารถอุ่นอากาศภายนอกเข้าสู่เวิร์กช็อปได้ถึง 8 0 ซ. การเปลี่ยนแปลง
ผู้ประกอบการอุตสาหกรรมจำนวนมากต้องการความเย็นประดิษฐ์ในเวลาเดียวกัน ดังนั้นที่โรงงานเส้นใยประดิษฐ์ในหลัก ร้านผลิตใช้ระบบปรับอากาศเพื่อรักษาอุณหภูมิและความชื้น ระบบปั๊มความร้อนรวม ปั๊มความร้อน - เครื่องทำความเย็นซึ่งผลิตความร้อนและความเย็นพร้อมกันนั้นประหยัดที่สุด
ปัจจุบัน HPP ผลิตขึ้นในรัสเซียตามคำสั่งซื้อแยกจากบริษัทต่างๆ ตัวอย่างเช่น ใน Nizhny Novgorod บริษัท Triton ผลิต HP ด้วยความร้อนที่ส่งออกตั้งแต่ 10 ถึง 2,000 กิโลวัตต์พร้อมกำลังคอมเพรสเซอร์ตั้งแต่ 3 ถึง 620 กิโลวัตต์ สารทำงานคือ R-142; ม≈ 3; ค่าใช้จ่ายของ TN จาก 5,000 ถึง 300,000 ดอลลาร์สหรัฐ ระยะเวลาคืนทุน 2 - 3 ปี
จนถึงปัจจุบัน CJSC Energia ยังคงเป็นผู้ผลิตปั๊มความร้อนอัดไอแบบต่อเนื่องเพียงรายเดียวในประเทศของเรา ปัจจุบัน บริษัทกำลังควบคุมการผลิตหน่วยปั๊มความร้อนระบบดูดกลืน รวมทั้งปั๊มความร้อนเทอร์โบคอมเพรสเซอร์ที่มีความจุหน่วยขนาดใหญ่กว่า 3 เมกะวัตต์
บริษัท "Energia" ผลิตและเปิดตัวปั๊มความร้อนประมาณ 100 หน่วยที่มีความสามารถหลากหลายทั่วอาณาเขตของอดีตสหภาพโซเวียต หน่วยแรกได้รับการติดตั้งใน Kamchatka
ในรูป 8.1. วัตถุบางอย่างที่ปั๊มความร้อนของ CJSC "Energia" ทำงาน
CJSC Energia ผลิตปั๊มความร้อนที่มีความจุความร้อน 300 ถึง 2500 กิโลวัตต์พร้อมการรับประกันการทำงานตั้งแต่ 35 ถึง 45,000 ชั่วโมง ราคาของปั๊มความร้อนตั้งไว้ที่ 160 - 180 USD สำหรับเอาต์พุตความร้อน 1 กิโลวัตต์ (Q นิ้ว)
นับตั้งแต่ก่อตั้ง CJSC Energia ได้นำหน่วยปั๊มความร้อนที่ใช้งานได้ซึ่งมีความจุหลากหลายใน CIS และประเทศเพื่อนบ้าน โดยรวมแล้ว ตั้งแต่ปี 1990 ถึง 2004 CJSC ENERGIA ได้เปิดตัวปั๊มความร้อน 125 ตัวความจุต่างๆ ที่โรงงาน 63 แห่งในรัสเซียและประเทศเพื่อนบ้าน
ข้าว. 8.1. ติดตั้งปั๊มความร้อนของ CJSC "Energia":
หน่วยปั๊มความร้อนในโรงเรียนมัธยมหมายเลข 1, Karasuk, ภูมิภาค Novosibirsk และปั๊มความร้อน NT - 1000 ที่ CHPP ในหมู่บ้าน Rechkunovka, Novosibirsk
ด้านล่างนี้เป็นคำอธิบายสั้น ๆ ของวัตถุที่ใหญ่ที่สุดที่นำเสนอโดย CJSC Energia, Novosibirsk, Table 8.1..
ตาราง 8.1. วัตถุบางอย่างที่ปั๊มความร้อนของ CJSC Energia ทำงาน
| ชื่อวัตถุ | แหล่งความร้อน | กำลังทั้งหมด, กิโลวัตต์ | ประเภทของปั๊มความร้อน | ปีที่เปิดตัว |
| Tyumen, ปริมาณน้ำ Velizhansky, ความร้อนของหมู่บ้าน | น้ำดื่ม 7-9 °С | 2 ปั๊ม NT-3000 | ||
| Karasuk, ภูมิภาคโนโวซีบีสค์, เครื่องทำความร้อน มัธยม №1 | น้ำบาดาล 24 °С | 2 ปั๊ม NKT-300 | ||
| Gornoaltaysk, CSB, เครื่องทำความร้อนในอาคาร | น้ำบาดาล 7 - 9 °C | 1 ปั๊ม NKT-300 | ||
| ป / ครัวเรือน "สงบ", ภูมิภาคอัลไต, ทำความร้อนหมู่บ้าน | น้ำบาดาล 23 °C | 3 ปั๊ม NKT-300 | ||
| ลิทัวเนีย, คอนัส, โรงงานเส้นใยประดิษฐ์, เครื่องทำความร้อนในโรงงาน | การปล่อยเทคโนโลยี - น้ำ 20 °С | 2 ปั๊ม NT-3000 | 1995 1996 | |
| มอสโก "Interstroyplast" (" หน้าต่างคน”), ระบายความร้อนด้วยน้ำบนเครื่องอัดรีด | น้ำแปรรูป 16 °C | 1 ปั๊ม NT-500 | ||
| คาซัคสถาน, Ust-Kamenogorsk, Kazzinc JSC, การให้ความร้อนน้ำป้อนก่อนการบำบัดน้ำเคมีจาก 8 ถึง 40 °С | น้ำในกระบวนการรีไซเคิล (การเปลี่ยนคูลลิ่งทาวเวอร์) | 1 ปั๊ม HT-3000 | ||
| ครัสโนยาสค์, ศูนย์วิทยาศาสตร์มอสโก, ความร้อนของสถาบันนิเวศวิทยา | Yenisei - น้ำในฤดูหนาวประมาณ 2 ° C | 1 ปั๊ม NT-500 | ||
| Yelizovo, ภูมิภาค Kamchatka, ปริมาณน้ำ, เครื่องทำความร้อนในอาคาร | น้ำดื่ม 2 - 9 °C | 1 ปั๊ม NKT-300 |
ในภูมิภาค Nizhny Novgorod การพัฒนาและการผลิต HP ด้วย
1996 บริษัท วิจัยและผลิต CJSC Triton Ltd. ตลอดระยะเวลาที่ผ่านมา HP ที่มีความสามารถหลากหลายได้รับการออกแบบและติดตั้ง:
TN-24, Q = 24 kW, เครื่องทำความร้อนที่อยู่อาศัย F = 200 m 2 นิติ - น้ำบาดาล. ติดตั้งในหมู่บ้าน Bolshiye Orly เขต Borsky เขต Nizhny Novgorod ปี 1998
ТН-45, Q = 45 kW, ความร้อนที่ซับซ้อน อาคารบริหาร,โกดังและอู่ซ่อมรถ, F > 1200 m 2 , NIT - น้ำบาดาล. Nizhny Novgorod ติดตั้งในภูมิภาคมอสโกในปี 1997 เจ้าของคือ Symbol LLP
ТN-600, Q = 600 kW, เครื่องทำความร้อน, การจ่ายน้ำร้อนของคอมเพล็กซ์โรงแรมและกระท่อมสามหลัง, F > 7000 m 2 , NIT - น้ำบาดาล ติดตั้งในเขต Avtozavodsky, Nizhny Novgorod, 1996 เจ้าของ - GAZ
ТН-139, Q = 139 kW, เครื่องทำความร้อน, DHW อาคารผลิต F > 960 m 2, NIT - กราวด์ ติดตั้งในเขต Kanavinsky, Nizhny Novgorod, 1999 เจ้าของ - GZD
ТН-119, Q = 119 kW, เครื่องทำความร้อน, การจ่ายน้ำร้อนของร้านขายยา F > 770 m 2 , NIT - น้ำบาดาล ติดตั้งในเขต Borsky ภูมิภาค Nizhny Novgorod ในปี 2542 เจ้าของคือ Tsentrenergostroy
ТН-300, Q = 300 kW, เครื่องทำความร้อน, การจ่ายน้ำร้อนของโรงเรียน F > 3000 m 2 , BAT - น้ำบาดาล มันถูกนำไปใช้งานในเขต Avtozavodsky, Nizhny Novgorod ในปี 1999 เจ้าของเป็นแผนกการศึกษาของการบริหารเขต
TN-360, Q = 360 kW, เครื่องทำความร้อน, การจ่ายน้ำร้อนของศูนย์นันทนาการ F > 4000 m 2, NIT - น้ำบาดาล ดำเนินการในเขต Dalnekonstantinovsky ภูมิภาค Nizhny Novgorod ในปี 2542 เจ้าของ - Gidromash
ТН-3500, Q = 3500 kW, เครื่องทำความร้อน, การจ่ายน้ำร้อน, การระบายอากาศของอาคารบริหารของสถานีใหม่ F > 15000 m2, NIT - คืนน้ำ, ระบบจ่ายความร้อนของ Sormovskaya CHPP เขต Kanavinsky, Nizhny Novgorod 2000 เจ้าของ - GZD
HP Q สองอัน = 360 และ 200 kW สำหรับภูมิภาค Penza, 2 Gcal - สำหรับ Tuapse
ด้วยการมีส่วนร่วมของผู้เชี่ยวชาญจากสถาบันอุณหภูมิสูงของ Russian Academy of Sciences (IHT RAS) จึงมีการพัฒนาและสร้างการติดตั้งและระบบทดลองและการสาธิตจำนวนหนึ่งโดยใช้ปั๊มความร้อนสำหรับการจ่ายความร้อนไปยังวัตถุต่างๆ /48/
ในเขตชานเมืองของเดอร์ ใน Gribanovo ในปี 2544 ระบบจ่ายความร้อนด้วยปั๊มความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับอาคารห้องปฏิบัติการถูกนำไปทดลองใช้งานในพื้นที่ทดสอบ NPO Astrophysics ในฐานะที่เป็นแหล่งความร้อนคุณภาพต่ำสำหรับปั๊มความร้อน มีการใช้ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนภาคพื้นดินแนวตั้งที่มีความยาวรวมประมาณ 30 ม. (เทคโนโลยีของ OAO Insolar-Invest) อุปกรณ์ทำความร้อน - fancoils และเครื่องทำความร้อนใต้พื้น ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์จัดหาน้ำร้อน ความร้อนจากแสงอาทิตย์ส่วนเกินจะถูกสูบเข้าสู่ดินในฤดูร้อนเพื่อเร่งการฟื้นฟูระบอบอุณหภูมิ
ในปี 2547 JSC "Insolar-Invest" หน่วยปั๊มความร้อนอัตโนมัติแบบทดลอง (AHPU) ถูกนำไปใช้งานซึ่งออกแบบมาเพื่อให้ความร้อน น้ำประปาหน้าหม้อไอน้ำของสถานีทำความร้อนใน Zelenograd แท็บ 8.2.
ในฐานะที่เป็นแหล่งความร้อนระดับต่ำจึงใช้น้ำเสียในประเทศที่ไม่ผ่านการบำบัดซึ่งสะสมอยู่ในถังรับของท่อระบายน้ำหลัก - สถานีสูบน้ำ(จีเคเอ็นเอส). ATNU ออกแบบมาเพื่อทดสอบเทคโนโลยีการใช้ความร้อนของน้ำเสียดิบ กำหนดผลกระทบของการทำงานของการติดตั้งต่อพารามิเตอร์การทำงานของโรงงานระบายความร้อน ตรวจสอบ ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจและการพัฒนาข้อเสนอแนะสำหรับการสร้างการติดตั้งที่คล้ายกันในเขตเศรษฐกิจของมอสโก
ตารางที่ 8.2. การออกแบบหลักและพารามิเตอร์การทำงานของ ATNU
ATNU ประกอบด้วยห้าส่วนหลัก:
หน่วยความร้อนปั๊มความร้อน (TTU);
ท่อของระบบเก็บความร้อนเกรดต่ำ (SSNT);
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
ท่อระบายน้ำแรงดัน;
กลุ่มให้อาหารเครื่องสูบอุจจาระใน GKNS
น้ำเสียที่ไม่ผ่านการบำบัดมีอุณหภูมิ 20 0 C จากถังรับ ปั๊มอุจจาระบริษัท Flygt ถูกป้อนเข้าไปในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเหลือทิ้งโดยปล่อยความร้อนไปยังตัวพาความร้อนระดับกลาง (น้ำ) ระบายความร้อนที่อุณหภูมิ 15.4 0 Сแล้วกลับไปที่ถัง ปริมาณการใช้น้ำเสียทั้งหมด - 400 ม. 3 / ชม.
วงจรหมุนเวียนน้ำเสียดิบได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงการปฏิบัติงานของท่อแรงดันในระบบบำบัดน้ำเสีย อัตราการไหลในช่องทางของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทำให้มั่นใจได้ว่าไม่มีคราบสะสมบนพื้นผิวการแลกเปลี่ยนความร้อน
ให้ความร้อนในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเหลือทิ้งที่อุณหภูมิ 13 0 C ตัวพาความร้อนกลางจะถูกส่งไปยังปั๊มความร้อนซึ่งจะถูกทำให้เย็นลงที่อุณหภูมิ 8 0 C ให้ความร้อนแก่ฟรีออนของวงจรบีบอัดไอ และส่งไปยังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเหลือทิ้งอีกครั้ง
การใช้ปั๊มความร้อนในวงจรวงแหวนในรัสเซีย
โดยทั่วไป จะพิจารณาตัวอย่างการใช้การติดตั้งปั๊มความร้อนเดี่ยว การติดตั้งเหล่านี้รวมถึงปั๊มความร้อนตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปที่ทำงานแยกจากกันและทำหน้าที่จ่ายความร้อนจำเพาะ มีระบบปั๊มความร้อนแบบวงแหวนในตัวที่ช่วยให้คุณบรรลุเป้าหมาย ประสิทธิภาพสูงสุดและการออม HP หลายตัวได้รับการติดตั้งในระบบวงแหวน ซึ่งใช้ในการผลิตทั้งความร้อนและความเย็น ขึ้นอยู่กับความต้องการ ส่วนต่างๆอาคาร. มีข้อมูลน้อยมากเกี่ยวกับระบบดังกล่าว
เมื่อไม่นานมานี้ บริษัทจัดหาปั๊มความร้อนในรัสเซียได้ดำเนินโครงการปรับปรุงระบบทำความร้อนและเครื่องปรับอากาศในโรงแรมมอสโกและศูนย์รวมความบันเทิงแห่งหนึ่ง /54/ มาดูกันว่าระบบนี้ทำงานอย่างไร 8.2.
วงจรน้ำประกอบด้วยปั๊มน้ำและถังเก็บอุณหภูมิต่ำ เนื่องจากปริมาณความร้อนสะสมเพิ่มขึ้นและอุณหภูมิของน้ำในวงจรจะคงที่ VT ทั้งหมดเชื่อมต่อกับวงจรนี้
ลูกศรแสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของความร้อน ด้านหลังปั๊มหมุนเวียนมีการติดตั้งปั๊มความร้อนประเภท "น้ำ - น้ำ" ซึ่งให้ความร้อนน้ำในแอ่งของคอมเพล็กซ์ สระมีหลายปริมาตรและมีอุณหภูมิของน้ำต่างกัน สำหรับแต่ละพูลจะมีการจัดตั้ง TN
HP "น้ำ - อากาศ" อากาศเย็นใน พื้นที่ครัวซึ่งให้บริการร้านอาหาร บาร์ คาเฟ่ โรงอาหาร สำหรับพนักงาน ในห้องเหล่านี้ มีการปล่อยความร้อนขนาดใหญ่อยู่เสมอ และ HP จะทำให้อากาศเย็นลง โดยนำความร้อนเข้าสู่วงจรน้ำทั่วไป
ข้าว. 8.2. ตัวอย่างปั๊มความร้อนรูปวงแหวน
HP "น้ำ-น้ำ" ใช้ความร้อนส่วนเกินผ่านระบบจ่ายน้ำร้อน (DHW) ความร้อนถูกนำมาจากวงจรน้ำของอาคารบริหารและสำนักงาน สำหรับเครื่องปรับอากาศ แต่ละห้องเหล่านี้มี HP แบบย้อนกลับได้สำหรับความร้อนหรือความเย็น ในฤดูร้อนปั๊มเหล่านี้จะทำให้อากาศเย็นลงและในฤดูหนาวจะทำให้ร้อนขึ้น
HP ทั้งหมดเหล่านี้รวมกันเป็นวงแหวนเดียวกับ HP ในส่วนอื่นๆ ของอาคารที่ต้องการความร้อนและส่วนเกิน (ห้องเทคนิคและการใช้งาน คาเฟ่ ร้านอาหาร สวนฤดูหนาว ห้องทำความเย็น) และแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างกัน
สำหรับการทำงานของ HP ปกติ อุณหภูมิของน้ำในวงจรต้องอยู่ระหว่าง 18 0 С ถึง 35 0 С หากจำนวน HP ที่ทำงานในโหมดทำความร้อนเท่ากับจำนวน HP ที่ทำงานในโหมดทำความเย็น ระบบจะไม่ทำงาน ต้องการความร้อนจากภายนอกหรือนำออกสู่ภายนอก ระบบวงแหวนทำงานอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดที่อุณหภูมิภายนอกอาคารตั้งแต่ -4 0 С ถึง +14 0 С ค่าพลังงานสำหรับการทำงานของวงจรวงแหวนทั้งหมดอยู่ในต้นทุนการทำงานเท่านั้น ปั๊มหมุนเวียนและปั๊มความร้อนภายในอาคาร ไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานความร้อน ก๊าซหรือเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าที่มีราคาแพง หรือการได้รับพลังงานจากภายนอก
ที่อุณหภูมิภายนอกต่ำกว่าและไม่มีความร้อนในวงจรน้ำ อุณหภูมิในนั้นอาจลดลงต่ำกว่า 18 0 C จากนั้นเพื่อให้ความร้อนแก่วงจรน้ำถึงค่าพารามิเตอร์ที่กำหนด คุณสามารถใช้ แหล่งภายนอกโรงทำความร้อนในเขตเมือง หม้อต้มหรือปั๊มความร้อนจากแหล่งดินที่ดึงความร้อนจากน้ำใต้ดินหรือจากแหล่งน้ำใกล้เคียง แหล่งที่มาเช่นน้ำบาดาลหรือแม่น้ำที่มีอุณหภูมิ 4 0 C จะเพียงพอที่จะให้ความร้อนแก่น้ำในวงจรถึงระดับ 18 0 C และสำหรับการทำงานปกติของปั๊มความร้อนในอาคารทั้งหมด
น่าเสียดายที่วิธีการนี้ถูกจำกัดในรัสเซียจนถึงตอนนี้ ค่าใช้จ่ายสูงในขั้นตอนการออกแบบและการขาดแรงจูงใจทางเศรษฐกิจสำหรับโซลูชั่นการประหยัดพลังงานและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม แหล่งความร้อนระดับต่ำอื่นๆ สามารถใช้ในระบบปั๊มความร้อนแบบวงแหวนได้ ที่สิ่งอำนวยความสะดวกมากมาย: ซักรีดขนาดใหญ่, องค์กรที่ใช้น้ำในกระบวนการทางเทคโนโลยี, มีการไหลของน้ำเสียที่มีอุณหภูมิสูงเพียงพออย่างมีนัยสำคัญ ในกรณีนี้ การรวมปั๊มความร้อนในระบบวงแหวนที่ใช้ความร้อนนี้เป็นเรื่องที่สมเหตุสมผล
วงจรน้ำยังมีถังเก็บอุณหภูมิต่ำ ยิ่งปริมาตรของถังนี้มากเท่าไร ยิ่งใช้ความร้อนได้มากตามความจำเป็น ระบบก็สามารถสะสมได้ ระบบวงแหวนสามารถเข้าควบคุมฟังก์ชันการทำความร้อนได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งเป็นระบบโมโนวาเลนต์ อย่างไรก็ตาม สามารถใช้ปั๊มความร้อนพร้อมกันกับระบบทำความร้อนแบบเดิม - ระบบไบวาเลนต์ได้ หากมีแหล่งความร้อนเพียงพอที่เชื่อมต่อกับวงแหวนที่ไซต์ และหากความต้องการน้ำร้อนมีน้อย ระบบวงแหวนก็สามารถตอบสนองความต้องการเหล่านี้ได้อย่างเต็มที่
ระบบปั๊มความร้อนแบบวงแหวนสามารถใช้ได้กับเครื่องปรับอากาศในห้องที่มีความจำเป็นเท่านั้น แต่ ระบบวงแหวนเครื่องปรับอากาศมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในอาคารที่มีห้องหลายห้อง โดยมีวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน ซึ่งต้องใช้อุณหภูมิอากาศที่แตกต่างกัน HP ในฐานะเครื่องปรับอากาศทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าอุปกรณ์ปรับอากาศอื่นๆ ที่เป็นที่รู้จัก
พื้นฐานของประสิทธิภาพสูงของปั๊มความร้อนนั้นอยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าพลังงานที่ใช้ไปภายในอาคารเพื่อผลิตความร้อนไม่ได้ถูกปล่อย "เข้าสู่ท่อ" แต่ถูกใช้ภายในอาคารที่มีความจำเป็น ความร้อนจะถูกจัดเก็บและถ่ายเทอย่างมีประสิทธิภาพภายในระบบวงแหวน
ปัจจัยสำคัญประการที่สองของประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจคือความเป็นไปได้ของการใช้แหล่งความร้อน "เปล่า" ที่มีศักยภาพต่ำ - บ่อบาดาล, อ่างเก็บน้ำ, น้ำเสีย ด้วยความช่วยเหลือของคอมเพรสเซอร์โดยใช้แหล่งกำเนิดที่มีอุณหภูมิ 4 ° C เราจะได้ น้ำร้อน 50 - 60 0 C ใช้ไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์เพื่อให้ได้พลังงานความร้อน 3 - 4 กิโลวัตต์ ถ้าเมื่อใช้ ระบบธรรมดาอบไอน้ำประสิทธิภาพเพียง 30 - 40% จากนั้นปั๊มความร้อนประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นหลายเท่า
โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโรงแรมที่อธิบายไว้ - ศูนย์ความบันเทิงบรรลุผลดังต่อไปนี้
ลดต้นทุนทุนในการซื้อและติดตั้งอุปกรณ์ 13 - 15% เมื่อเทียบกับระบบคอยล์เย็น-พัดลม ระบบตัวย่อ วิศวกรรมสื่อสารเมื่อเทียบกับเครื่องปรับอากาศส่วนกลาง มีการสร้างปากน้ำที่สะดวกสบายในสถานที่: ความสอดคล้องของความดันความชื้นและอุณหภูมิของอากาศ ข้อกำหนดด้านสุขอนามัย. ต้นทุนรวมของการทำความร้อนและการจ่ายน้ำร้อนลดลงมากกว่า 50% เมื่อเทียบกับการทำความร้อนจากส่วนกลาง
ระบบปั๊มความร้อนรูปวงแหวนไม่ต้องการอุปกรณ์ควบคุมและติดตามที่ซับซ้อนและมีราคาแพงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน การใช้รีเลย์ความร้อนหลายตัวเทอร์โมสแตทเพื่อรักษาอุณหภูมิในวงจรน้ำภายในขอบเขตที่กำหนดก็เพียงพอแล้ว เพื่อความสะดวกและการควบคุมด้วยภาพเพิ่มเติม สามารถใช้ระบบอัตโนมัติที่มีราคาแพงได้เช่นกัน
ด้วยช่วงอุณหภูมิที่กำหนดในวงจรน้ำของระบบวงแหวน 18 - 35 0 C ไม่มีคอนเดนเสทก่อตัวบนท่อและไม่มีการสูญเสียความร้อนที่เห็นได้ชัดเจน นี่เป็นปัจจัยสำคัญที่มีการแตกแขนงของระบบอย่างมีนัยสำคัญ (การกระจาย ตัวยก การเชื่อมต่อ ซึ่งสามารถมีได้ค่อนข้างมากในอาคารที่มีสถาปัตยกรรมที่ซับซ้อน)
เมื่อใช้ HP ในระบบระบายอากาศในห้อง จำนวนและความยาวทั้งหมดของท่อลมจะลดลงเมื่อเทียบกับเครื่องปรับอากาศส่วนกลาง การติดตั้งปั๊มความร้อนจะติดตั้งโดยตรงในห้องปรับอากาศหรือในห้องที่อยู่ติดกัน กล่าวคือ เครื่องปรับอากาศจะถูกติดตั้งทันที เพื่อหลีกเลี่ยงการขนส่งอากาศสำเร็จรูปผ่านท่อยาว
ในรัสเซีย ระบบ TH-based ระบบแรกดังกล่าวได้รับการติดตั้งในปี 1990 ที่โรงแรม Iris Congress นี่คือระบบปรับอากาศแบบไบวาเลนต์วงแหวนของบริษัท ClimateMaster ของสหรัฐอเมริกา สำหรับทำความร้อนในโรงแรม, ครัวทำความร้อน, ซักรีด, สถานที่ทางเทคนิค, หน่วยทำความเย็น และ ตู้แช่แข็ง, มีการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างการปรับอากาศของห้องพักในโรงแรม ห้องประชุม ฟิตเนส ร้านอาหาร และสถานที่บริหาร การทำงานของระบบเป็นเวลา 15 ปีแสดงให้เห็นถึงความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์และความเป็นไปได้ในการใช้งานในสภาพอากาศของเรา
เมื่อออกแบบระบบปั๊มความร้อนสำหรับวัตถุ อันดับแรก จำเป็นต้องศึกษาแหล่งความร้อนที่เป็นไปได้ต่ำที่เป็นไปได้ทั้งหมด และผู้ใช้ความร้อนที่มีศักยภาพสูงทั้งหมดที่วัตถุนี้ เพื่อประเมินความร้อนที่เพิ่มขึ้นและการสูญเสียความร้อนทั้งหมด จำเป็นต้องเลือกแหล่งดังกล่าวเพื่อนำไปใช้ประโยชน์โดยที่ความร้อนถูกปล่อยออกมาอย่างสม่ำเสมอและเป็นเวลานาน การคำนวณที่แม่นยำและแม่นยำจะช่วยให้ HP ทำงานได้อย่างเสถียรและคุ้มค่า ความจุรวมของปั๊มความร้อนเหลือทิ้งไม่ควรซ้ำซ้อนโดยเปล่าประโยชน์ ระบบต้องมีความสมดุล แต่ไม่ได้หมายความว่าความจุรวมของแหล่งความร้อนและผู้บริโภคควรใกล้เคียงกัน อาจแตกต่างกัน และอัตราส่วนอาจเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อสภาวะการทำงานของระบบเปลี่ยนแปลง ความยืดหยุ่นของระบบช่วยให้คุณเลือกเมื่อออกแบบได้ ตัวเลือกที่ดีที่สุดและวางรากฐานสำหรับการขยายต่อไป นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องคำนึงถึงลักษณะเฉพาะของสภาพภูมิอากาศของภูมิภาคด้วย สภาพภูมิอากาศเป็นหัวใจสำคัญในการเลือกระบบสภาพอากาศที่มีประสิทธิภาพ
ในละติจูดทางใต้ ภารกิจหลักคือการทำให้อากาศเย็นลงและปล่อยความร้อนออกสู่ภายนอก ซึ่งการใช้ความร้อนนั้นไม่มีความหมาย ระบบทำความเย็นแบบดั้งเดิม - คอยล์พัดลมหรือสิ่งที่คล้ายกันค่อนข้างเหมาะสมที่นี่ ใน ละติจูดเหนือต้องใช้พลังงานมากเกินไปในการให้ความร้อนแก่โรงงาน ซึ่งเป็นความร้อนที่มีศักยภาพสูงจำนวนมากที่จะต้องจ่ายให้กับระบบ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องติดตั้งระบบสองวาเลนท์ HP ร่วมกับระบบทำความร้อน ในสภาพอากาศที่มีอุณหภูมิปานกลางในละติจูดกลาง ขอแนะนำให้ใช้ระบบวงแหวนแบบโมโนวาเลนต์ ซึ่งระบบจะมีประสิทธิภาพสูงสุด
จนถึงปัจจุบัน เป็นที่เชื่อกันอย่างกว้างขวางว่า TN มีราคาแพงเกินไป ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและติดตั้งอุปกรณ์สูงและด้วยราคาความร้อนที่มีอยู่ในรัสเซียระยะเวลาคืนทุนนานเกินไป อย่างไรก็ตาม จากการปฏิบัติแสดงให้เห็นว่าการติดตั้งระบบปั๊มความร้อนในโรงงานขนาดใหญ่และขนาดกลางสามารถประหยัดเงินลงทุนได้ 10 - 15% ไม่ต้องพูดถึงค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน นอกจากนี้ ระบบวงแหวนยังช่วยลดการใช้ทรัพยากรพลังงานให้มากที่สุด ซึ่งราคาก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมากขึ้นเรื่อยๆ
ตามการวิจัยการคำนวณของ Techart มีการติดตั้งปั๊มความร้อน 5.3 MW ในรัสเซียในปี 2552 พลวัตของตลาดรัสเซียสำหรับปั๊มความร้อนใต้พิภพตามการคาดการณ์ของ Research.Techart จะอยู่ในระดับต่ำในระยะปานกลางเนื่องจากวิกฤตเศรษฐกิจ อย่างไรก็ตาม ในบางภูมิภาค ตลาดสามารถพัฒนาอย่างแข็งขันได้
ความต้องการที่เพิ่มขึ้นจากภาคโครงสร้างพื้นฐานและที่อยู่อาศัยจะดำเนินต่อไป และยอดขายส่วนใหญ่จะอยู่ที่ 15-38kW PTNs โครงสร้างการบริโภคที่สัมพันธ์กับประเภทของ PTN จะไม่เปลี่ยนแปลง คาดว่าส่วนแบ่งของผลิตภัณฑ์ในประเทศจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณตลาดทั้งหมด
ในระยะยาว ปัจจัยนำในการพัฒนาตลาดคือการดำเนินกลยุทธ์ด้านพลังงานของรัฐ หลังจากปี 2559 เป็นที่คาดการณ์ การเติบโตอย่างแข็งขันตลาด. ในด้านประสิทธิภาพคาดว่าจะมีการเปลี่ยนไปใช้ PTN ด้วยสารทำความเย็นคาร์บอน ในเวลาเดียวกัน ปริมาณการใช้ปั๊มความร้อนกำลังต่ำและกำลังปานกลางและกำลังสูงจะเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นผลมาจากแนวโน้มการใช้ระบบนำความร้อนจากน้ำเสียกลับมาใช้ใหม่ กับพื้นหลังของความต้องการที่เพิ่มขึ้นการพัฒนาฐานการผลิตในประเทศจะเริ่มขึ้น - จำนวน ผู้ผลิตรัสเซียจะเพิ่มขึ้นและพวกเขาจะเป็นผู้นำในตลาด
ภายในปี 2020 ขนาดของตลาด CVT อาจสูงถึง 8,000 - 11,000 ยูนิต, 460 - 500 MW การคาดการณ์ขนาดของตลาด PTN ในปี 2030 - ช่วงเวลาของการดำเนินการตามยุทธศาสตร์พลังงานปัจจุบันของรัสเซียเสร็จสิ้น - 11,000 - 15,000 หน่วย, 500 - 700 MW
วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต วศ.บ. Belyaev หัวหน้านักออกแบบของ OMKB Horizon
ดี.ที.เอส. เช่น. โกซอย รองหัวหน้าผู้ออกแบบหน่วยกังหันก๊าซอุตสาหกรรม
หัวหน้าผู้ออกแบบโครงการ,
ปริญญาเอก ยูเอ็น Sokolov หัวหน้าภาคส่วนปั๊มความร้อน OMKB Horizon
FSUE MMPP ซาลุต, มอสโก
การใช้หน่วยปั๊มความร้อน (HPU) สำหรับพลังงาน อุตสาหกรรม และที่อยู่อาศัย และบริการชุมชนเป็นหนึ่งในพื้นที่ที่มีแนวโน้มมากที่สุดของเทคโนโลยีประหยัดพลังงานและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
การวิเคราะห์อย่างจริงจังของรัฐและโอกาสในการพัฒนางานในพื้นที่นี้เกิดขึ้นในการประชุมหัวข้อย่อย "ความร้อนและความร้อนของเขต" ของ NTS ของ RAO "UES of Russia" เมื่อวันที่ 15 กันยายน 2547
ความจำเป็นในการสร้างและใช้งาน HPP รุ่นใหม่มีความเกี่ยวข้องกับ:
♦ งานในมือจำนวนมาก สหพันธรัฐรัสเซียและกลุ่มประเทศ CIS ในด้านการใช้งาน HPP ในทางปฏิบัติ ความต้องการที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ของเมืองใหญ่ การตั้งถิ่นฐานที่ห่างไกล อุตสาหกรรมและที่อยู่อาศัย และบริการชุมชนในการพัฒนาและใช้พลังงานความร้อนราคาถูกและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม (TE)
♦ การมีอยู่ของแหล่งความร้อนที่มีศักยภาพต่ำ (น้ำบาดาล แม่น้ำ และทะเลสาบ การปล่อยความร้อนจากองค์กร อาคารและโครงสร้าง)
♦ ข้อจำกัดการใช้ก๊าซธรรมชาติ (GHG) ที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องสำหรับการติดตั้งที่สร้างความร้อน
♦ โอกาสในการใช้เทคโนโลยีการแปลงขั้นสูงที่สะสมอยู่ในอาคารเครื่องยนต์อากาศยาน
ในเงื่อนไขของความสัมพันธ์ทางการตลาด ตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจที่สำคัญที่สุดของประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าคือต้นทุนและความสามารถในการทำกำไรของพลังงานที่ผลิตได้ (โดยคำนึงถึงข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม) และด้วยเหตุนี้ การลดระยะเวลาคืนทุนของ โรงไฟฟ้า.
เกณฑ์หลักในการปฏิบัติตามข้อกำหนดเหล่านี้ ได้แก่
♦ บรรลุปัจจัยการใช้เชื้อเพลิงสูงสุดที่เป็นไปได้ (FUFR) ในโรงไฟฟ้า (อัตราส่วนของพลังงานที่มีประโยชน์ต่อพลังงานเชื้อเพลิง);
♦ การลดต้นทุนทุนและเงื่อนไขการก่อสร้างโรงไฟฟ้าสูงสุดที่เป็นไปได้
เกณฑ์ข้างต้นถูกนำมาพิจารณาเมื่อใช้งาน HPP รุ่นใหม่
เป็นครั้งแรกสำหรับการใช้งานจริงของปั๊มความร้อนขนาดใหญ่ มีการเสนอให้ใช้ไอน้ำ (R718) เป็นของเหลวทำงาน แนวคิดในการใช้ไอน้ำสำหรับ HPP ไม่ใช่เรื่องใหม่ (นอกจากนี้ W. Thomson ยังเคยใช้เมื่อแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของเครื่องจักรจริงเครื่องแรกในปี 1852 - ed.) อย่างไรก็ตาม เนื่องจากไอน้ำมีปริมาตรจำเพาะมากที่อุณหภูมิต่ำ (เมื่อเทียบกับสารทำความเย็นแบบเดิม) จึงยังไม่มีการสร้างคอมเพรสเซอร์จริงสำหรับไอน้ำเพื่อใช้ใน HPP สำหรับการอัดไอ
ข้อได้เปรียบหลักของการใช้ไอน้ำเป็นสารทำงานสำหรับ HPP เมื่อเปรียบเทียบกับสารทำความเย็นแบบเดิม (ฟรีออน บิวเทน โพรเพน แอมโมเนีย ฯลฯ) ได้แก่
1. ความสะอาดของระบบนิเวศ ความปลอดภัย และความสะดวกในการบำรุงรักษาเทคโนโลยี ความพร้อมใช้งาน และ ราคาถูกร่างกายทำงาน
2. สูง คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์เนื่องจากองค์ประกอบ HPI ที่แพงที่สุด (คอนเดนเซอร์และเครื่องระเหย) มีขนาดกะทัดรัดและราคาถูก
3. อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญต่อผู้บริโภค (สูงถึง 100 °C ขึ้นไป) เทียบกับ 70-80 °C สำหรับฟรีออน
4. ความเป็นไปได้ของการใช้รูปแบบน้ำตกเพื่อเพิ่มอุณหภูมิจากแหล่งที่มีศักยภาพต่ำไปยังผู้ใช้ความร้อน (ตามวงจร Lorentz) ด้วยการเพิ่มปัจจัยการแปลงใน HPI (kHPU) เมื่อเทียบกับแบบดั้งเดิม 1.5-2 ครั้ง;
5. ความเป็นไปได้ในการผลิตน้ำบริสุทธิ์ทางเคมี (กลั่น) ใน HPP;
6. ความเป็นไปได้ของการใช้คอมเพรสเซอร์และคอนเดนเซอร์ HPP สำหรับ:
♦ การดูดไอน้ำจากทางออกของเทอร์ไบน์เทอร์ไบน์ด้วยการถ่ายเทความร้อนเหลือทิ้งไปยังผู้บริโภคความร้อน ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของสุญญากาศที่ทางออกของเทอร์ไบน์ การเพิ่มขึ้นของพลังงานที่สร้างขึ้น การบริโภคที่ลดลง น้ำหมุนเวียน ค่าใช้จ่ายในการสูบน้ำและการปล่อยความร้อนสู่ชั้นบรรยากาศ
♦ การดูดไอน้ำ (ของเสีย) เกรดต่ำจากการติดตั้งเทคโนโลยีพลังงาน
กระทะสำหรับการผลิตสารเคมี การทำให้แห้ง ฯลฯ ด้วยการถ่ายเทความร้อนเหลือทิ้งไปยังผู้ใช้ความร้อน
♦ การสร้างอีเจ็คเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับคอนเดนเซอร์กังหันไอน้ำ การดูดของผสมหลายองค์ประกอบ ฯลฯ
แผนผังของการทำงานของ HPI กับไอน้ำและคุณสมบัติการออกแบบ
ในรูป 1 แสดงแผนผังการทำงานของ HPI เมื่อใช้ไอน้ำ (R718) เป็นสารทำงาน
คุณสมบัติของรูปแบบที่เสนอคือความเป็นไปได้ในการจัดการเลือกความร้อนจากแหล่งอุณหภูมิต่ำในเครื่องระเหยเนื่องจากการระเหยโดยตรงของส่วนหนึ่งของน้ำที่จ่ายไป (ไม่มีพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน) รวมถึงความเป็นไปได้ ของการถ่ายเทความร้อนไปยังเครือข่ายความร้อนในคอนเดนเซอร์ HPI ทั้งแบบมีและไม่มีพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน (ชนิดผสม ) ทางเลือกของประเภทของการก่อสร้างถูกกำหนดโดยการเชื่อมโยงของ HPI กับแหล่งเฉพาะของแหล่งที่มีศักยภาพต่ำและความต้องการของผู้ใช้ความร้อนสำหรับการใช้สารหล่อเย็นที่ให้มา
สำหรับการใช้งานจริงของ HPI ขนาดใหญ่บนไอน้ำ ขอแนะนำให้ใช้คอมเพรสเซอร์แนวแกนของเครื่องบินที่มีจำหน่ายทั่วไป AL-21 ซึ่งมีคุณสมบัติที่สำคัญดังต่อไปนี้เมื่อใช้งานกับไอน้ำ:
♦ ผลผลิตเชิงปริมาตรขนาดใหญ่ (สูงถึง 210,000 m3/h) ด้วยความเร็วโรเตอร์ของคอมเพรสเซอร์ประมาณ 8,000 รอบต่อนาที
♦มี 10 ขั้นตอนที่ปรับได้เพื่อให้แน่ใจว่า งานที่มีประสิทธิภาพคอมเพรสเซอร์ในโหมดต่างๆ
♦ ความสามารถในการฉีดน้ำเข้าไปในคอมเพรสเซอร์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ รวมถึงการลดการใช้พลังงาน
นอกจากนี้ เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือของการทำงานและลดต้นทุนการดำเนินงาน จึงตัดสินใจเปลี่ยนตลับลูกปืนเม็ดกลมเป็นตลับลูกปืนธรรมดาโดยใช้แทนตลับลูกปืนแบบเดิม ระบบน้ำมันระบบหล่อลื่นและระบายความร้อนด้วยน้ำ
เพื่อศึกษาลักษณะเฉพาะของแก๊สไดนามิกของคอมเพรสเซอร์เมื่อทำงานกับไอน้ำในช่วงกว้างของพารามิเตอร์ที่กำหนด พัฒนาองค์ประกอบโครงสร้าง และเพื่อแสดงความน่าเชื่อถือของคอมเพรสเซอร์ภายใต้สภาวะการทดสอบภาคสนาม ม้านั่งทดสอบขนาดใหญ่ (แบบปิด เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อส่ง 800 มม. ยาวประมาณ 50 ม.)
จากผลการทดสอบได้ผลลัพธ์ที่สำคัญดังต่อไปนี้:
♦ ความเป็นไปได้ของการทำงานที่มีประสิทธิภาพและเสถียรของคอมเพรสเซอร์บนไอน้ำที่ n=8000-8800 รอบต่อนาที โดยมีปริมาณการไหลของไอน้ำสูงถึง 210,000 m3/h ได้รับการยืนยัน
♦ ความเป็นไปได้ของการบรรลุสุญญากาศลึกที่ทางเข้าของคอมเพรสเซอร์ (0.008 ata) ได้แสดงให้เห็น;
♦ อัตราการบีบอัดที่ได้จากการทดลองในคอมเพรสเซอร์ πκ=5 เกิน 1.5 เท่าของค่าที่ต้องการสำหรับ HPI ที่มีอัตราส่วนการแปลง 7-8
♦ การออกแบบตลับลูกปืนธรรมดาสำหรับเครื่องอัดน้ำได้รับการออกแบบมาอย่างน่าเชื่อถือ
ขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานของ HPI มีการจัดวาง 2 ประเภท: แนวตั้ง (HPU ในหน่วยเดียว) และแนวนอน
สำหรับการปรับเปลี่ยนเลย์เอาต์แนวตั้งที่เสนอของ HPI หลายครั้ง สามารถเปลี่ยนคอนเดนเซอร์แบบท่อเป็นคอนเดนเซอร์ประเภทสเปรย์ได้ ในกรณีนี้ คอนเดนเสทของของไหลทำงานของ HPI จะผสมกับน้ำหล่อเย็น (น้ำ) ให้กับผู้บริโภค ในขณะเดียวกันต้นทุนของ HPP จะลดลงประมาณ 20%
ต่อไปนี้สามารถใช้เป็นไดรฟ์คอมเพรสเซอร์ HPP:
♦ ไดรฟ์เทอร์โบในตัวที่มีกำลังสูงถึง 2 MW (สำหรับ HPP ที่มีความจุสูงถึง 15 MW);
♦ ไดรฟ์เทอร์โบความเร็วสูงระยะไกล (สำหรับ HPP ที่มีความจุสูงถึง 30 MW);
♦ เครื่องยนต์กังหันก๊าซที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงจากเอาต์พุต
♦ไดรฟ์ไฟฟ้า.
ในตาราง. 1 แสดงคุณสมบัติของ HPP บนไอน้ำ (R718) และฟรีออน 142
เมื่อใช้เป็นแหล่งความร้อนระดับต่ำที่มีอุณหภูมิ 5-25 °C ด้วยเหตุผลทางเทคนิคและทางเศรษฐศาสตร์ Freon 142 ได้รับเลือกให้เป็นของเหลวในการทำงานของ HPP
การวิเคราะห์เปรียบเทียบแสดงให้เห็นว่าสำหรับ HPI ที่ใช้ไอน้ำ ต้นทุนทุนจะอยู่ระหว่างน้ำหล่อเย็นและสารทำงาน (ฟรีออน)
ช่วงอุณหภูมิของแหล่งกำเนิดที่มีศักยภาพต่ำ:
♦ 25-40 OS - ต่ำกว่า HPI ในประเทศแบบดั้งเดิม 1.3-2 เท่าบนฟรีออนและต่ำกว่า HPP ต่างประเทศ 2-3 เท่า
♦ 40-55 OS - ต่ำกว่า HPI ในประเทศแบบเดิม 2-2.5 เท่าบน freon และต่ำกว่า HPP ต่างประเทศ 2.5-4 เท่า
ตารางที่ 1. ลักษณะของ HPI ต่อไอน้ำและฟรีออน
*- เมื่อทำงานกับฟรีออน เครื่องระเหยและคอนเดนเซอร์ของ HPP ทำด้วยพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน
**-T - ไดรฟ์เทอร์โบ; G- กังหันก๊าซ (ลูกสูบแก๊ส); E - ไดรฟ์ไฟฟ้า
ในงานภายใต้เงื่อนไขการทำงานจริงของ HPI ที่ CHPP แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการถ่ายเทความร้อนเหลือทิ้งจากกังหันไอน้ำอย่างมีประสิทธิภาพไปยังเครือข่ายการทำความร้อนด้วยปัจจัยการแปลง HPI เท่ากับ 5-6 ในการนำเสนอและแสดงในรูปที่ 2 ค่าสัมประสิทธิ์การแปลง HPI จะสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการยกเว้นของเครื่องระเหย HPI และด้วยเหตุนี้จึงไม่มีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างแหล่งกำเนิดอุณหภูมิต่ำและไอน้ำทำงานที่ทางเข้าของคอมเพรสเซอร์
ในปัจจุบัน การสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูงและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมโดยใช้ HPP นั้นเป็นอย่างมาก งานด่วน.
ผลลัพธ์ของการแนะนำ HPI ประเภทต่างๆ สำหรับความต้องการระบบจ่ายความร้อน สถานประกอบการอุตสาหกรรม และที่อยู่อาศัย และบริการชุมชนได้อธิบายไว้
บนพื้นฐานของการทดสอบจริงของ HPI ที่ CHPP-28 ของ OAO Mosenergo มี 2 รูปแบบเฉพาะสำหรับการถ่ายเทความร้อนเหลือทิ้งไปยังหอทำความเย็นด้วยความช่วยเหลือของ HPI ไปยังเครือข่ายการทำความร้อน น้ำ) เสนอ.
วิธีสร้างปั๊มความร้อนอัดประสิทธิภาพสูงบนไอน้ำเมื่อใช้เป็นแหล่งความร้อนคุณภาพต่ำในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 30 ถึง 65 °C ด้วยเครื่องขับกังหันก๊าซของคอมเพรสเซอร์และการใช้ความร้อนของก๊าซไอเสียจาก วิเคราะห์กังหันก๊าซ ผลการศึกษาความเป็นไปได้แสดงให้เห็นว่าค่าใช้จ่ายของความร้อนที่เกิดจาก HPP สามารถลดลงได้หลายเท่า (และ KIT สูงกว่าหลายเท่า) เมื่อเทียบกับการสร้างความร้อนแบบเดิมที่ CHP
ในการวิเคราะห์ประสิทธิผลของการใช้ปั๊มความร้อนในระบบจ่ายน้ำร้อนแบบรวมศูนย์ (DHW) แสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพนี้ขึ้นอยู่กับอัตราภาษีปัจจุบันสำหรับผู้ให้บริการพลังงานและอุณหภูมิของความร้อนเกรดต่ำที่ใช้อย่างมาก ดังนั้นปัญหาการใช้ HPI จะต้องได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบโดยคำนึงถึงเงื่อนไขเฉพาะทั้งหมด
TNU เป็น แหล่งสำรองผู้บริโภค DHW ของการทำความร้อนแบบอำเภอในช่วงฤดูร้อน
ในบทความนี้ จากประสบการณ์ที่สั่งสมมา ความเป็นไปได้และตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจในเชิงลึกมากขึ้น เมื่อเทียบกับการใช้ปั๊มความร้อนสำหรับการจ่ายน้ำร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การกำจัดความร้อนเกือบ 100% จาก CHPP แบบดั้งเดิมสำหรับวัตถุประสงค์เหล่านี้ ในช่วงระยะเวลาการให้ความร้อนจะถูกวิเคราะห์
ตัวอย่างเช่น ความเป็นไปได้ของการนำแนวทางดังกล่าวไปใช้ในภูมิภาคมอสโกที่ใหญ่ที่สุดของสหพันธรัฐรัสเซียนั้นพิจารณาเมื่อใช้แหล่งความร้อนเหลือทิ้งสองแหล่ง:
♦ ความร้อนจากแหล่งน้ำธรรมชาติ: แม่น้ำมอสโก ทะเลสาบ อ่างเก็บน้ำและอื่น ๆ ที่มีอุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 10 °C;
♦ สูญเสียความร้อนจากน้ำเสียและแหล่งอื่นๆ
♦ สูญเสียความร้อนไปยังหอหล่อเย็น (จากทางออกของกังหันไอน้ำ CHP ในช่วงระยะเวลาการให้ความร้อนในโหมดระบายอากาศที่มีอุณหภูมิไอน้ำที่ทางออก 30-35 °C) มูลค่ารวมของความร้อนนี้อยู่ที่ประมาณ 2.5 พันเมกะวัตต์
ปัจจุบันใช้พลังงานความร้อนประมาณ 5,000 เมกะวัตต์สำหรับความต้องการของระบบจ่ายน้ำร้อนของภูมิภาคมอสโก (ประมาณ 0.5 กิโลวัตต์ต่อคน) ปริมาณความร้อนหลักสำหรับการจ่ายน้ำร้อนมาจาก CHPP ผ่านระบบทำความร้อนแบบอำเภอและดำเนินการที่สถานีทำความร้อนกลางของเครือข่ายระบบทำความร้อนในเมืองมอสโก การให้ความร้อนของน้ำสำหรับการจ่ายน้ำร้อน (ตั้งแต่ ~ 10 ° C ถึง 60 ° C) จะดำเนินการตามกฎใน 2 ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน 7 และ 8 ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม (รูปที่ 3) อันดับแรกจากความร้อนของน้ำในเครือข่ายใน ความร้อนกลับหลักแล้วจากความร้อนของน้ำเครือข่ายในหลักความร้อนโดยตรง ในเวลาเดียวกัน ใช้ SG ประมาณ 650-680 tce/ชม. สำหรับความต้องการน้ำร้อน
การดำเนินการตามโครงการสำหรับการขยาย (ซับซ้อน) การใช้แหล่งความร้อนเหลือทิ้งข้างต้นสำหรับการจ่ายน้ำร้อนโดยใช้ระบบ HPP สองตัว (บนฟรีออนและไอน้ำ, รูปที่ 4) ช่วยให้สามารถชดเชยได้เกือบ 100% ประมาณ 5 พัน MW ของความร้อนในช่วงระยะเวลาการให้ความร้อน (ตามลำดับ เพื่อประหยัด GHG จำนวนมาก ให้ลดการปล่อยความร้อนและมลพิษสู่ชั้นบรรยากาศ)
โดยปกติเมื่อมี CHPP ที่ทำงานอยู่ในช่วงเวลาที่ไม่ให้ความร้อน ไม่แนะนำให้ถ่ายเทความร้อนด้วยความช่วยเหลือของ HPIs เนื่องจาก CHPPs เนื่องจากไม่มีภาระความร้อนจึงถูกบังคับให้เปลี่ยนไปใช้โหมดควบแน่นของ การทำงานโดยปล่อยความร้อนจำนวนมากจากเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ (มากถึง 50%) เข้าสู่หอทำความเย็น
หน่วยปั๊มความร้อน HPU-1 พร้อมสารทำงานฟรีออน (R142) สามารถให้ความร้อนกับน้ำได้ตั้งแต่ ~10 °C ที่ทางเข้าไปยังเครื่องระเหย 10 ถึง ~ 35 °C ที่ทางออก โดยใช้น้ำที่มีอุณหภูมิประมาณ 10 °C เป็น แหล่งธรรมชาติอุณหภูมิต่ำที่มี kHP ประมาณ 5.5 เมื่อใช้เป็นแหล่งน้ำเสียที่มีอุณหภูมิต่ำจากสถานประกอบการอุตสาหกรรมหรือที่อยู่อาศัยและบริการชุมชน อุณหภูมิของน้ำอาจเกิน 10 °C ได้อย่างมีนัยสำคัญ ในกรณีนี้ kHNU จะสูงขึ้นไปอีก
ดังนั้น HPI-1 สามารถให้ความร้อนด้วยน้ำ 50% สำหรับการจ่ายน้ำร้อนด้วยมูลค่าความร้อนที่ถ่ายเททั้งหมดสูงถึง 2.5 พัน MW และอีกมากมายด้วยประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม ขนาดของการนำ HPI ไปใช้นั้นค่อนข้างใหญ่ ด้วยผลผลิตความร้อนเฉลี่ยต่อหน่วยของ HPI-1 ที่ประมาณ 10 เมกะวัตต์ จึงจำเป็นต้องมี HPI ดังกล่าวประมาณ 250 หน่วยสำหรับภูมิภาคมอสโกเพียงแห่งเดียว
เมื่อ kHP=5.5 จำเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้าหรือพลังงานกลประมาณ 450 MW ในการขับเคลื่อนของคอมเพรสเซอร์ HPP (เมื่อขับเคลื่อน เช่น จาก GTP) ควรติดตั้งชุดปั๊มความร้อน HPU-1 ใกล้กับผู้ใช้ความร้อน (ที่สถานีทำความร้อนกลางของเครือข่ายระบบทำความร้อนในเมือง)
หน่วยปั๊มความร้อน HPP-2 ได้รับการติดตั้งที่ CHPP (รูปที่ 4) และใช้ในช่วงระยะเวลาการให้ความร้อนเป็นแหล่งไอน้ำอุณหภูมิต่ำจากทางออกของกังหันความร้อน (ช่องระบายอากาศของส่วนแรงดันต่ำ (LPP) ). ในเวลาเดียวกัน ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ไอน้ำที่มีอุณหภูมิ 30–35 °C เข้าสู่คอมเพรสเซอร์โดยตรง 13 (รูปที่ 2 ไม่มีเครื่องระเหย HPI) และหลังจากอัดแล้ว จะถูกป้อนเข้าไปในคอนเดนเซอร์ 14 ของ HPI- 2 หน่วยปั๊มความร้อนเพื่อให้ความร้อนน้ำจากสายเครือข่ายกลับ
โครงสร้างสามารถนำไอน้ำมาใช้ได้เช่นผ่านวาล์วนิรภัย (ปล่อย) ของ LPP ของกังหันไอน้ำ 1 คอมเพรสเซอร์ 13 สร้างแรงดันที่ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญที่ทางออกของ LPP ของกังหัน 1 (มากกว่าในกรณีที่ไม่มี HPI- 2) ลดอุณหภูมิการควบแน่น (ความอิ่มตัว) ของไอน้ำตามลำดับและ "ปิด" คอนเดนเซอร์กังหัน 3
ในรูป รูปที่ 4 แผนผังแสดงกรณีที่ความร้อนเหลือทิ้งถูกถ่ายเทโดยคอนเดนเซอร์ 14 ไปยังตัวทำความร้อนย้อนกลับไปยัง PSV 4 ในกรณีนี้ แม้ว่าความร้อนทิ้งทั้งหมดจะถูกถ่ายเทจากเอาต์พุตของ LPR ของเทอร์ไบน์ไปยังตัวทำความร้อนกลับ อุณหภูมิด้านหน้า PSV จะเพิ่มขึ้นเพียง ~5 °C ขณะที่เพิ่มแรงดันไอน้ำร้อนจากการสกัดกังหันที่ PSV 4 เล็กน้อย
จะมีประสิทธิภาพมากกว่าในการถ่ายเทความร้อนเหลือทิ้งบางส่วนเป็นอันดับแรกเพื่อให้ความร้อนแก่น้ำในเครือข่ายการแต่งหน้า (แทนที่จะให้ความร้อนแบบดั้งเดิมด้วยไอน้ำแบบคัดเลือกจากกังหัน) จากนั้นจึงถ่ายเทความร้อนเหลือทิ้งไปยังท่อความร้อนที่ส่งกลับ (สิ่งนี้ ตัวเลือกไม่แสดงในรูปที่ 4)
ผลลัพธ์ที่สำคัญของแนวทางที่เสนอคือความเป็นไปได้ที่จะแทนที่ได้มากถึง 2.5 พัน MWe (ถ่ายโอนโดยหม้อต้มน้ำร้อนสูงสุด) ด้วยความช่วยเหลือของ HPP-2 ที่ติดตั้งเพิ่มเติมที่ CHPP ในช่วงระยะเวลาการให้ความร้อนที่เกี่ยวข้องกับภูมิภาคมอสโก ด้วยหน่วยพลังงานของ HPI-2 ที่ทำงานบนไอน้ำเท่ากับ ~6-7 เมกะวัตต์ 350-400 หน่วยดังกล่าวจะต้องถ่ายโอนความร้อนในปริมาณดังกล่าว
เมื่อพิจารณาจากความแตกต่างของอุณหภูมิในระดับต่ำมากใน HPI (~15 °C ระหว่างแหล่งอุณหภูมิต่ำกับอุณหภูมิของน้ำในเครือข่ายที่ส่งคืน) ปัจจัยการแปลงของ HPI-2 จะสูงกว่า (kHPI ~ 6.8) มากกว่าสำหรับ HPI -1. ในเวลาเดียวกัน ในการถ่ายโอน ~2.5 พัน MWe ไปยังเครือข่ายทำความร้อน จำเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้า (หรือเครื่องกล) ทั้งหมดประมาณ 370 MW
ดังนั้นโดยรวมด้วยความช่วยเหลือของ HPI-1 และ HPI-2 ในช่วงฤดูร้อนความร้อนสูงถึง 5,000 MW สามารถถ่ายโอนไปยังความต้องการของแหล่งน้ำร้อนของภูมิภาคมอสโก ในตาราง. 2 ให้การประเมินทางเทคนิคและเศรษฐกิจของข้อเสนอดังกล่าว
ในฐานะไดรฟ์สำหรับ HPI-1 และ HPI-2 สามารถใช้ไดรฟ์เทอร์ไบน์ก๊าซที่มี N=1 -5 MW และประสิทธิภาพ 40-42% (เนื่องจากการนำความร้อนกลับคืนของก๊าซไอเสีย) ในกรณีที่มีปัญหาเกี่ยวกับการติดตั้งเครือข่ายระบบทำความร้อนในเมือง GTP ที่สถานีทำความร้อนส่วนกลาง (อุปกรณ์จ่าย SG เพิ่มเติม ฯลฯ) สามารถใช้ไดรฟ์ไฟฟ้าเป็นไดรฟ์สำหรับ HPI-1 ได้
มีการประเมินทางเทคนิคและเศรษฐกิจสำหรับอัตราภาษีเชื้อเพลิงและความร้อนเมื่อต้นปี 2548 ผลลัพธ์ที่สำคัญของการวิเคราะห์คือต้นทุนความร้อนที่เกิดจาก HPP ที่ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญ (สำหรับ HPI-1 - 193 rubles/Gcal และ HPI-2 - 168 rubles /Gcal ) เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการดั้งเดิมของการสร้างที่ CHPP ของ OAO Mosenergo
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าในปัจจุบันต้นทุนของเซลล์เชื้อเพลิงคำนวณตามสิ่งที่เรียกว่า " วิธีทางกายภาพการแยกเชื้อเพลิงสำหรับการผลิตไฟฟ้าและความร้อน” อย่างมีนัยสำคัญเกิน 400 รูเบิล/Gcal (อัตราค่าความร้อน) ด้วยวิธีการนี้ การผลิตความร้อนแม้แต่ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ทันสมัยที่สุดก็ไม่มีประโยชน์ และความสามารถในการทำกำไรนี้ชดเชยด้วยอัตราค่าไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น
ในความเห็นของเรา วิธีการแยกต้นทุนเชื้อเพลิงนี้ไม่ถูกต้อง แต่ยังคงใช้อยู่ เช่น ใน OAO Mosenergo
ในความเห็นของเราให้ไว้ในตาราง 2 ระยะเวลาคืนทุนของ HPP (จาก 4.1 ถึง 4.7 ปี) มีขนาดไม่ใหญ่ เมื่อคำนวณ ดำเนินการ HPP 5,000 ชั่วโมงต่อปี ในความเป็นจริงใน ช่วงฤดูร้อนเวลาการติดตั้งเหล่านี้สามารถทำงานได้ตามตัวอย่างขั้นสูง ประเทศตะวันตกในโหมดทำความเย็นแบบรวมศูนย์ในขณะที่ปรับปรุงประสิทธิภาพทางเทคนิคและเศรษฐกิจประจำปีโดยเฉลี่ยอย่างมีนัยสำคัญ
จากตาราง. จากตารางที่ 2 จะเห็นได้ว่า CIT สำหรับ HPP เหล่านี้แตกต่างกันไปในช่วงตั้งแต่ ~2.6 ถึง ~3.1 ซึ่งมากกว่าค่า CIT สำหรับ CHP ทั่วไปถึง 3 เท่า โดยคำนึงถึงการลดสัดส่วนของความร้อนและการปล่อยก๊าซที่เป็นอันตรายสู่ชั้นบรรยากาศ ค่าใช้จ่ายในการสูบน้ำและการสูญเสียน้ำหมุนเวียนในระบบ: คอนเดนเซอร์กังหัน - หอทำความเย็น การเพิ่มสุญญากาศที่ทางออกของกังหัน LPP (เมื่อ HPI-2 กำลังดำเนินการอยู่) และด้วยเหตุนี้ พลังที่สร้างขึ้น ข้อได้เปรียบทางเทคนิคและเศรษฐกิจ ข้อเสนอนี้จะมีความสำคัญยิ่งขึ้นไปอีก
ตารางที่ 2 การศึกษาความเป็นไปได้ของการใช้ HPP กับไอน้ำและฟรีออน
| № | ชื่อ | มิติ | ประเภท HP | |
| TNU-1 บนฟรีออน | TNU-2 บนไอน้ำ | |||
| 1 | อุณหภูมิแหล่งอุณหภูมิต่ำ | °C | 10 | 35 |
| 2 | อุณหภูมิต่อผู้บริโภค | °C | 35 | 45-55 |
| 3 | คิว-กนู (เดี่ยว) | MW | 10 | 6-7 |
| 4 | Q HPU สำหรับการจ่ายน้ำร้อน, การนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ของ Q จากเอาต์พุตของ GGU* Q ทั้งหมดไปยังผู้บริโภค | MW | 2500 -450 -2950 | 2500 -370 -2870 |
| 5 | kTNU | - | 5,5 | 6,8 |
| 6 | กำลัง GTE ทั้งหมดสำหรับไดรฟ์คอมเพรสเซอร์ | MW | -455 | -368 |
| 7 | ปริมาณการใช้ GHG ทั้งหมดที่เครื่องยนต์กังหันก๊าซของคอมเพรสเซอร์ | τ c.e./h | 140 | 113 |
| 8 | เชื้อเพลิง Q บน GTE | MW | 1138 | 920 |
| 9 | วาฬ | - | 2,59 | 3,12 |
| 10 | ต้นทุนเฉพาะของการสร้าง HPI ด้วยไดรฟ์ GTE | US$/kW พัน US$/Gcal | 220 256 | 200 232 |
| 11 | ต้นทุนทุนทั้งหมด | ล้านเหรียญสหรัฐ | -649 | -574 |
| 12 | จำนวนชั่วโมงการใช้งานต่อปี | ชม | 5000 | |
| 13 | ค่าใช้จ่ายต่อปี รวมถึง: - เชื้อเพลิง (1230 RUB/tce); - การหักค่าเสื่อมราคา(6.7%/ปี); - อื่นๆ (บริการ บิลค่าจ้าง ฯลฯ) | mln ถู | 2450 862 1218 370 | 2070 695 1075 300 |
| 14 | ค่าใช้จ่ายของปริมาณพลังงานความร้อนที่สร้างขึ้นทั้งหมดต่อปี (400 rubles/Gcal หรือ 344 rubles/MWh) | mln ถู | 5070 | 4936 |
| 15 | ค่าน้ำมัน | RUB/Gcal | 193 | 168 |
| 16 | กำไรต่อปี | mln ถู ล้านเหรียญสหรัฐ | 2620 -94 | 2866 -102 |
| 17 | ระยะเวลาคืนทุน (พร้อมคืนค่าเสื่อมราคา) | ในปี | -4,7 | -4,1 |
* - ความร้อนเพิ่มเติมในกระบวนการใช้ความร้อนของก๊าซไอเสียจากหน่วยขับเคลื่อนกังหันก๊าซสามารถใช้เพื่อแทนที่ความร้อนบางส่วนจากโรงงาน CHP ไปยังแหล่งจ่ายความร้อนแบบอำเภอ
โดยคำนึงถึงการเพิ่มขึ้นของราคาพลังงานอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้จากการเข้าร่วม WTO ของรัสเซีย ข้อจำกัดในการใช้ GHG สำหรับพลังงาน และความจำเป็นในการแนะนำเทคโนโลยีประหยัดพลังงานที่มีประสิทธิภาพสูงและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมอย่างกว้างขวาง ประโยชน์ทางเทคนิคและเศรษฐกิจของการแนะนำ HPP จะเติบโตอย่างต่อเนื่อง
วรรณกรรม
1. ปั๊มความร้อนรุ่นใหม่สำหรับวัตถุประสงค์ในการจ่ายความร้อนและประสิทธิภาพการใช้งานในระบบเศรษฐกิจตลาด // วัสดุของการประชุมส่วนย่อยของการทำความร้อนและความร้อนในเขตของ NTS ของ RAO UES ของรัสเซีย, มอสโก, 15 กันยายน 2004
2. Andryushenko A.I. พื้นฐานของอุณหพลศาสตร์ของวัฏจักรของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน - ม.: สูงกว่า. โรงเรียน 2528
3. Belyaev V.E. , Kosoy A.S. , Sokolov Yu.N. วิธีการรับพลังงานความร้อน สิทธิบัตรของสหพันธรัฐรัสเซียหมายเลข 2224118 ลงวันที่ 5 กรกฎาคม 2545 FSUE MMPP Salyut
4. Sereda S.O. , Gel'medov F.Sh. , Sachkova N.G. ค่าประมาณการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของหลายขั้นตอน
คอมเพรสเซอร์ภายใต้อิทธิพลของการระเหยของน้ำในส่วนที่ไหล MMPP "Salyut"-CIAM // วิศวกรรมพลังงานความร้อน 2547 หมายเลข 11
5. Eliseev Yu.S. , Belyaev V.V. , Kosoy A.S. , Sokolov Yu.N. ปัญหาในการสร้างโรงงานอัดไอที่มีประสิทธิภาพสูงของคนรุ่นใหม่ พิมพ์ล่วงหน้า FSUE “MMPP “Salyut” พฤษภาคม 2548
6. Devyanin D.N. , Pishchikov S.I. , Sokolov Yu.N. การพัฒนาและทดสอบที่ CHPP-28 ของ OAO Mosenergo ของห้องปฏิบัติการย่อมาจากการอนุมัติแผนงานสำหรับการใช้ปั๊มความร้อนในภาคพลังงาน // Heat Supply News 2000 ลำดับที่ 1 ส. 33-36
7. Protsenko V. P. ในแนวคิดใหม่ของการจ่ายความร้อนให้กับ RAO UES ของรัสเซีย // Energo-press หมายเลข 11-12, 1999
8. V. P. Frolov, S. N. Shcherbakov, M. V. Frolov และ A. Ya. การวิเคราะห์ประสิทธิภาพการใช้ปั๊มความร้อนในระบบจ่ายน้ำร้อนแบบรวมศูนย์ // การประหยัดพลังงาน 2547 หมายเลข 2
หน่วยปั๊มความร้อนและการติดตั้งควรได้รับการพิจารณาเป็นอุปกรณ์ที่ดำเนินการหมุนเวียนสารทำความเย็นและอุปกรณ์ควบคุมที่สมบูรณ์ ซึ่งรวมถึงไดรฟ์ นอกจากนี้ หน่วยปั๊มความร้อนยังประกอบด้วยหน่วยขนาดกะทัดรัดพร้อมทำงาน และหน่วยปั๊มความร้อนประกอบด้วยระบบเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยอุปกรณ์หรือหน่วยแยกกันหลายเครื่อง ขึ้นอยู่กับประเภทของโหลดจากแหล่งจ่ายและตัวรับ ปั๊มความร้อนสามารถจำแนกได้ตามตาราง 1.2.
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าเนื่องจากวัฏจักรวงกลมทางอุณหพลศาสตร์เดียวกัน หน่วยทำความเย็นและปั๊มความร้อนและความแตกต่างเล็กน้อยในช่วงอุณหภูมิของอุปกรณ์ ควรเลือกปั๊มความร้อนโดยตรงจากช่วงที่ใช้สำหรับอุปกรณ์ทำความเย็นที่มีการดัดแปลงบางอย่าง และเฉพาะในบางกรณีจำเป็นต้องมีการพัฒนาส่วนประกอบพิเศษ
ตารางที่ 1.2.
ปั๊มความร้อนเทอร์โมอิเล็กทริกยังไม่ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายเนื่องจากปัจจัยการแปลงต่ำ
หน่วยปั๊มความร้อนอัด
HP ขนาดเล็กรวมถึงเครื่องทำน้ำอุ่นขนาดเล็กและ แอร์หน้าต่างรวมทั้งปั๊มความร้อน โดยทั่วไป ปั๊มความร้อนที่ออกแบบมาสำหรับการผลิตความร้อนเป็นหลักด้วยกำลัง 2 ... 3 กิโลวัตต์ไม่สามารถแข่งขันกับเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าแบบธรรมดา (ที่มีเครื่องทำความร้อนแบบไฟฟ้าสนับสนุน) ได้ เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายเฉพาะที่สูง เฉพาะยูนิตที่ออกแบบมาเพื่อการทำความเย็นและการผลิตความร้อนเป็นหลักเท่านั้น เนื่องจากการสลับที่ง่ายดายมี คุณค่าทางปฏิบัติ. โดยเฉพาะเครื่องปรับอากาศแบบหน้าต่างพร้อมสวิตช์ (รูปที่ 1.29)
หน่วยดังกล่าวมักจะประกอบด้วยเครื่องทำความเย็นกล่องปิดผนึก เครื่องระเหย และคอนเดนเซอร์อากาศแบบบังคับ ด้วยความช่วยเหลือของวาล์วสี่ทาง พวกเขาสามารถเปลี่ยนเป็นโหมดปั๊มความร้อน นั่นคือเพื่อให้ความร้อนในพื้นที่ พัดลมแต่ละตัวมีอุปกรณ์สำหรับสลับการทำงานของเครื่องระเหยไปเป็นคอนเดนเซอร์ และเป็นการเคลื่อนตัวของอากาศในร่มและกลางแจ้ง
ข้าว. 1.29. เอ - รูปแบบการสื่อสาร; ข- รูปแบบของการรวมครีมนวดผม; ใน -วงจรสวิตชิ่งปั๊มความร้อน / -ตัวเก็บประจุ; // - คันเร่ง; Wคอมเพรสเซอร์; IV-เครื่องระเหย
กำลังความร้อน 1.5 ... 4.5 กิโลวัตต์ ปัจจัยการแปลงที่อุณหภูมิห้อง 21°C และอุณหภูมิภายนอก 7.5°C แทบจะไม่เกิน 2
ส่วนของเครื่องปรับอากาศ พลังสูงมีไว้สำหรับอาคารอุตสาหกรรมทั่วไปด้วยการเปลี่ยนไปใช้การทำงานของปั๊มความร้อน
ปั๊มความร้อนอัดยังสามารถขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ความร้อน ในกรณีนี้ หน่วยทั้งหมดประกอบด้วยปั๊มความร้อนอัดและเครื่องยนต์ความร้อน การแปลงพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงเป็นความร้อนจะเกิดขึ้นโดยตรงภายในเครื่องยนต์ทำความร้อน (เช่น เครื่องยนต์สเตอร์ลิง) ในเครื่องยนต์ตามวัฏจักรวงกลมทางอุณหพลศาสตร์ ความร้อนบางส่วนจะถูกแปลงเป็นพลังงานกล ซึ่งขับเคลื่อนปั๊มความร้อนอัดของตัวเอง จึงเป็นการเพิ่มระดับอุณหภูมิที่เป็นประโยชน์ของสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำหรือความร้อนทิ้ง นอกจากนี้ยังสามารถใช้ความร้อนเหลือทิ้งจากเครื่องยนต์ได้อีกด้วย เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทิ้งขึ้นอยู่กับสภาวะอุณหภูมิ เชื่อมต่อแบบขนานหรือแบบอนุกรมกับคอนเดนเซอร์ของปั๊มความร้อนอัดหรือให้ความร้อนแก่ผู้บริโภคพิเศษ
โดยหลักการแล้ว เครื่องยนต์ความร้อนทุกประเภทสามารถใช้เป็นตัวขับเคลื่อนได้ แต่เครื่องยนต์ที่ใช้ก๊าซและดีเซลนั้นสะดวกที่สุด เพราะใช้ก๊าซธรรมชาติและน้ำมัน ซึ่งเป็นตัวพาพลังงานหลักคุณภาพสูงที่ใช้สำหรับให้ความร้อน ความร้อนที่เกิดจากระบบทำความร้อนแบบใช้มอเตอร์สามารถลดการใช้พลังงานหลักได้ประมาณครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับ ตามปกติการสร้างความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง
สามารถแปลงปัจจัยการแปลง 1.8 ... 1.9 ได้
หน่วยปั๊มความร้อนแบบดูดซับ
ตามระดับของการรวม APT จะถูกแบ่งออกเป็นแบบรวม (ด้วยการผสมผสานที่สร้างสรรค์ขององค์ประกอบทั้งหมดเป็นหนึ่งบล็อกขึ้นไป) และแบบไม่รวมกลุ่ม (ด้วยองค์ประกอบ APT ที่ดำเนินการแยกกัน) รวมรวมถึงลิเธียมโบรไมด์และ APT
ขึ้นอยู่กับรูปแบบการรวม APT ในกระบวนการทางเทคโนโลยี อุตสาหกรรมต่างๆซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นแบบสแตนด์อโลน โดยไม่ขึ้นกับแผนภาพการไหลของกระบวนการ และในตัว - ด้วยการรวมกันของส่วนหนึ่งของวงจร APT กับกระบวนการ
จำนวนปั๊มความร้อนแบบดูดกลืนที่ผลิตได้ยังไม่สมบูรณ์ แต่มีอัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงที่สูงอยู่แล้ว ในเวลาเดียวกัน ปั๊มความร้อนแบบดูดกลืนจะสามารถตอบสนองสภาวะพิเศษของแหล่งความร้อนและพลังงานขับเคลื่อนได้อย่างเต็มที่มากกว่าแบบบีบอัด
ตัวอย่างเช่นในประเทศเยอรมนีมีการผลิตปั๊มความร้อนแบบดูดซับที่มีเอาต์พุตความร้อน 1 ... 3 MW อัตราส่วนการแปลงขึ้นอยู่กับ อุณหภูมิในการทำงานและอุณหภูมิระเหย สำหรับการติดตั้งขนาดเล็กไม่สามารถทำได้ ประสิทธิภาพสูง (จาก,< 1.5) ในประเทศต่างๆ กำลังดำเนินการปรับปรุงปั๊มความร้อนระบบดูดกลืนแสงขนาดเล็ก