ประเภทของการติดตั้งปั๊มความร้อน การติดตั้งปั๊มความร้อนที่ซับซ้อน

คำถามที่ 26 การใช้แหล่งพลังงานศักยภาพต่ำให้เกิดประโยชน์ การติดตั้งปั๊มความร้อน

เมื่อเร็ว ๆ นี้ ปรากฏว่ามีโอกาสที่แท้จริงในการแก้ปัญหาการจัดหาพลังงานแบบบูรณาการในรูปแบบใหม่โดยพื้นฐาน ผู้ประกอบการอุตสาหกรรมผ่านการใช้ปั๊มความร้อนที่ใช้การปล่อยมลพิษต่ำเพื่อสร้างความร้อนและความเย็น การผลิตตัวพาพลังงานเหล่านี้พร้อมกันโดยปั๊มความร้อนมักจะมีประสิทธิภาพมากกว่าการผลิตความร้อนและความเย็นแบบแยกจากกันในโรงงานแบบดั้งเดิม เนื่องจากในกรณีนี้การสูญเสียที่ไม่สามารถย้อนกลับของวงจรทำความเย็นจะใช้เพื่อสร้างความร้อนที่ให้กับผู้บริโภค

ในการติดตั้งปั๊มความร้อน อุณหภูมิของตัวระบายความร้อนจะเท่ากับหรือสูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อมเล็กน้อย และอุณหภูมิของตัวรับความร้อนจะสูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อมมาก กล่าวคือ T n >T เกี่ยวกับ ปั๊มความร้อนเป็นอุปกรณ์ที่ถ่ายเทพลังงานในรูปของความร้อนจากระดับอุณหภูมิที่ต่ำกว่าถึงระดับที่สูงขึ้นซึ่งจำเป็นสำหรับการจ่ายความร้อน วัตถุประสงค์หลักของการติดตั้งเหล่านี้คือการใช้ความร้อนจากแหล่งที่มีศักยภาพต่ำ เช่น สิ่งแวดล้อม

ปัจจุบันมีการพัฒนาและใช้งานปั๊มความร้อนสามกลุ่มหลัก: การอัด (ไอน้ำ); เจ็ท (ประเภทอีเจ็คเตอร์); การดูดซึม

ปั๊มความร้อนอัดใช้สำหรับทำความร้อน อาคารแต่ละหลังหรือกลุ่มของอาคารตลอดจนการจ่ายความร้อนของโรงงานอุตสาหกรรมแต่ละแห่งหรือการติดตั้ง

Freons มักใช้เป็นตัวแทนการทำงานในการติดตั้งปั๊มความร้อน

รูปที่ 4 แสดง แผนภูมิวงจรรวมความดันไอในอุดมคติ ปั๊มความร้อน. ความร้อนที่อาจเกิดขึ้นต่ำที่อุณหภูมิ Tn จะถูกส่งไปยังเครื่องระเหย I ไอของสารทำงานมาจากเครื่องระเหย I ไปยังคอมเพรสเซอร์ II ในสถานะ 1 และถูกบีบอัดเป็นความดัน pk และอุณหภูมิอิ่มตัวที่สอดคล้องกัน Tk ในสถานะที่ 2 ไอระเหยที่ถูกบีบอัดของสารทำงานจะเข้าสู่คอนเดนเซอร์ III โดยจะถ่ายเทความร้อนไปยังตัวพาความร้อนของระบบจ่ายความร้อน ในคอนเดนเซอร์ ไอระเหยของสารทำงานจะถูกควบแน่น จากคอนเดนเซอร์ สารทำงานเข้าสู่รูปของเหลวเข้าไปในตัวแผ่ IV (อุปกรณ์ที่การขยายตัวของของไหลทำงานที่ผลิตขึ้นพร้อมกับการทำความเย็น เกิดขึ้นพร้อมกับประสิทธิภาพของงานที่มีประโยชน์) โดยที่สารทำงานขยายจากแรงดัน p เป็น ความดัน po พร้อมกับอุณหภูมิลดลงและการถ่ายเทความร้อน จากเครื่องแผ่ขยาย สารทำงานเข้าสู่เครื่องระเหย I และวงจรปิด

โครงร่างของปั๊มความร้อนที่ทำงานในรอบปิดนั้นโดยพื้นฐานแล้วไม่แตกต่างจากโครงร่างของหน่วยทำความเย็นแบบอัดไอน้ำ อย่างไรก็ตาม การเชื่อมต่อของผู้บริโภคดำเนินการในรูปแบบต่างๆ ในวงจรทำความเย็น ผู้ใช้ความเย็นจะเชื่อมต่อกับเครื่องระเหย และในระบบปั๊มความร้อน ผู้ใช้ความร้อนจะเชื่อมต่อกับคอนเดนเซอร์

ปั๊มความร้อนเป็นของโรงงานแปรรูปความร้อน ซึ่งรวมถึงเครื่องทำความเย็น ( 120 K), อุณหภูมิห้องเย็น ( = 0 ... 120 K) และพืชรวม ( , ) การติดตั้งทั้งหมดเหล่านี้ทำงานตามวัฏจักรอุณหพลศาสตร์แบบย้อนกลับ ซึ่งด้วยค่าใช้จ่ายของงานภายนอก พลังงานความร้อนจะถูกถ่ายโอนจากวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำ (ฮีตซิงก์) ไปยังตัวเครื่องที่มีอุณหภูมิสูง (ตัวรับความร้อน) แต่ถ้าการทำงานของเครื่องทำความเย็นและการติดตั้งด้วยความเย็นคือการทำให้ร่างกายเย็นลงและรักษาอุณหภูมิให้ต่ำในห้องทำความเย็น กล่าวคือ การกำจัดความร้อน หน้าที่หลักของปั๊มความร้อนคือการจ่ายความร้อนไปยังแหล่งที่มีอุณหภูมิสูงโดยใช้พลังงานความร้อนที่อุณหภูมิต่ำ ในขณะเดียวกัน ก็เป็นข้อดีที่ปริมาณความร้อนที่อุณหภูมิสูงที่ได้รับอาจสูงกว่างานที่ใช้ไปหลายเท่า

หม้อแปลงความร้อนสามารถทำงานพร้อมกันเป็นหน่วยทำความเย็นและปั๊มความร้อน ในขณะที่ T n< Т о и Т н >ที่. กระบวนการดังกล่าวเรียกว่ารวมกัน ในกระบวนการรวมกันความร้อนและความเย็นจะถูกสร้างขึ้นพร้อมกัน - ตัวกลาง A ถูกทำให้เย็นลงและตัวกลาง B ถูกทำให้ร้อน ดังนั้นในหน่วยทำความเย็นจะมีการระบายความร้อนของร่างกายโดยประดิษฐ์ซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิแวดล้อม ในการติดตั้งปั๊มความร้อน ความร้อนของสิ่งแวดล้อมหรือสภาพแวดล้อมอื่นๆ ที่มีศักยภาพต่ำจะถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการจ่ายความร้อน

รอบในอุดมคติ การติดตั้งคาร์โนต์การแปลงความร้อนแสดงในรูปที่ 5

ประสิทธิภาพ เครื่องทำความเย็น( - ผลที่เป็นประโยชน์ ปริมาณความร้อนที่นำมาจากน้ำหล่อเย็นที่เย็นกว่า) ประเมินโดยสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ สำหรับปั๊มความร้อน แนวคิดของอัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงจะใช้ ( - ผลที่เป็นประโยชน์ ปริมาณความร้อนที่จ่ายให้กับสารหล่อเย็นที่ให้ความร้อน) หรือค่าสัมประสิทธิ์การทำความร้อน กล่าวคือ ปริมาณความร้อนที่ผลิตได้ต่อหน่วยของงานที่ใช้ไป

, ,

, .

สำหรับปั๊มความร้อนจริง = 2 - 5.

การติดตั้งจริงมีการสูญเสียที่เกิดจากการกลับไม่ได้ของกระบวนการบีบอัด (ภายใน) และการแลกเปลี่ยนความร้อน (ภายนอก) การย้อนกลับไม่ได้ภายในเกิดจากความหนืดของสารทำความเย็นและการปล่อยความร้อนจากแรงเสียดทานภายในระหว่างการบีบอัดในคอมเพรสเซอร์ (เพิ่มขึ้นเอนโทรปี) งานจริงของการบีบอัดโดยที่ - งานที่สมบูรณ์แบบในกระบวนการย้อนกลับ - ประสิทธิภาพภายในสัมพัทธ์ของคอมเพรสเซอร์ - ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของเครื่องกลของไดรฟ์

การย้อนกลับไม่ได้ภายนอกนั้นอธิบายโดยความต้องการที่จะมีความแตกต่างของอุณหภูมิสำหรับการถ่ายเทความร้อนซึ่งถูกกำหนด (กำหนด) โดยพื้นที่ของพื้นผิวการแลกเปลี่ยนความร้อนที่ฟลักซ์ความร้อนที่กำหนด

นั่นเป็นเหตุผลที่

โดยที่ คือ อุณหภูมิในเครื่องระเหยและคอนเดนเซอร์ของการติดตั้งตามลำดับ

ปั๊มความร้อนแบบเจ็ทของประเภทอีเจ็คเตอร์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ไอน้ำแรงดันสูงจะเข้าสู่อุปกรณ์เจ็ท และเนื่องจากการใช้พลังงานของขั้นตอนการทำงาน การไหลที่ฉีดจะถูกบีบอัด ส่วนผสมของลำธารสองสายออกมาจากอุปกรณ์ ดังนั้น เมื่อไอที่ฉีดเข้าไปถูกบีบอัด อุณหภูมิของไอน้ำก็จะสูงขึ้นพร้อมๆ กัน ไอน้ำอัดจะถูกดึงออกจากโรงงาน

ไอน้ำแรงดันสูงพร้อมพารามิเตอร์ p p และ T p เข้าสู่เครื่องพ่นไอน้ำ (รูปที่ 6) เนื่องจากการใช้พลังงานของขั้นตอนการทำงาน การไหลที่ฉีดจะถูกบีบอัดด้วยพารามิเตอร์ r nและ ทีน. ส่วนผสมของลำธารที่มีพารามิเตอร์ออกมาจากอุปกรณ์ r sและ ที เอสดังนั้น เมื่อไอน้ำที่ฉีดเข้าไปถูกบีบอัด อุณหภูมิ (และด้วยเหตุนี้จึงทำให้เอนทาลปี) เพิ่มขึ้นพร้อมกัน ไอน้ำอัดจะถูกดึงออกจากโรงงาน อัตราส่วนความดัน ร s / ร นในอุปกรณ์ดังกล่าว เรียกว่าเจ็ทคอมเพรสเซอร์ มีขนาดค่อนข้างเล็กและอยู่ภายใน1.2 ≤ r s / r n≤ 4.

ปัจจุบันปั๊มความร้อนแบบเจ็ทใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด เนื่องจากง่ายต่อการบำรุงรักษา ความกะทัดรัด และไม่มีส่วนประกอบราคาแพง

ปั๊มความร้อนแบบดูดซับทำงานบนหลักการดูดซับไอน้ำด้วยสารละลายด่าง (NaOH, KOH) กระบวนการดูดซับไอน้ำเกิดขึ้นแบบคายความร้อน กล่าวคือ ด้วยการปล่อยความร้อน ความร้อนนี้ใช้ในการทำให้สารละลายมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิของไอที่ดูดซับอย่างมีนัยสำคัญ หลังจากออกจากตัวดูดซับ สารละลายอัลคาไลที่ให้ความร้อนจะถูกส่งไปยังเครื่องระเหยพื้นผิว ซึ่งไอน้ำสำรองจะถูกสร้างขึ้นที่ความดันที่สูงกว่าไอน้ำหลักที่เข้าสู่ตัวดูดซับ ดังนั้นในปั๊มความร้อนแบบดูดกลืน กระบวนการรับไอน้ำแรงดันสูงจะดำเนินการโดยใช้ความร้อนที่จ่ายจากภายนอก

แผนผังของปั๊มความร้อนแบบดูดกลืนแสดงในรูปที่ 7

ในฐานะที่เป็นสารทำงานในปั๊มความร้อนแบบดูดซับจะใช้สารละลายของสารสองชนิด (ส่วนผสมแบบไบนารี) ซึ่งแตกต่างกันในจุดเดือดที่ความดันเท่ากัน สารหนึ่งดูดซับและละลายสารที่สองซึ่งเป็นสารทำงาน วัฏจักรการทำงานของปั๊มความร้อนแบบดูดซับมีดังนี้ ในเครื่องระเหย 3 ผ่านผนังของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ความร้อนที่มีศักยภาพต่ำจะถูกส่งไปยังสารละลายไบนารีที่อุณหภูมิ T® ความร้อนที่ให้มาช่วยให้เกิดการระเหยของสารทำงานจากส่วนผสมไบนารีที่ความดัน p o ไอที่เกิดจากสารทำงานจากเครื่องระเหยผ่านท่อเข้าสู่ตัวดูดซับ 2 ซึ่งจะถูกดูดซับโดยตัวทำละลาย (ตัวดูดซับ) และความร้อนของการดูดซับ Q a จะถูกปล่อยออกมา สารละลายของเหลวเข้มข้นที่เกิดขึ้นในตัวดูดซับถูกปั๊มโดยปั๊ม 1 ไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 6 ความร้อน Q g ที่ใช้ไปกับการระเหยของสารทำงานที่แรงดันสูง p k และด้วยเหตุนี้ อุณหภูมิสูง T k จึงถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิด กลายเป็น อ่อนแอ. สารละลายอ่อนจะถูกส่งผ่านไปป์ไลน์ไปยังโช้ค 2 โดยลดแรงดันในวาล์วเทอร์โมสแตติกเสริม 7 ให้เท่ากับแรงดันในเครื่องระเหย p ประมาณ ไอสารทำงานที่เกิดขึ้นในเครื่องกำเนิดจะเข้าสู่คอนเดนเซอร์ 5 โดยผ่านผนังแยก พวกมันจะปล่อยความร้อนของการควบแน่น Q k ที่อุณหภูมิสูง T k สารทำงานที่ควบแน่นในคอนเดนเซอร์จะลดความดันในวาล์วควบคุมอุณหภูมิ จาก p ถึง po โดยที่มันเข้าสู่เครื่องระเหย จากนั้นกระบวนการจะทำซ้ำ

การทำงานของปั๊มความร้อนแบบดูดกลืนในอุดมคตินั้นมีลักษณะเป็นสมการสมดุลความร้อนดังต่อไปนี้:

ที่ไหน คิว น- ปริมาณความร้อนที่มีศักยภาพต่ำสรุปในเครื่องระเหย

คิว ก -ปริมาณความร้อนที่มีศักยภาพสูงที่จ่ายให้กับเครื่องกำเนิด

ถามเรา -ความร้อนเทียบเท่ากับการทำงานของปั๊ม

Q ถึง- ปริมาณความร้อนสูงที่อาจเกิดขึ้นในคอนเดนเซอร์

ถาม -ปริมาณความร้อนที่อาจเกิดขึ้นต่ำในตัวดูดซับ

สารทำงานมักจะเป็นน้ำและสารดูดซับคือลิเธียมโบรไมด์

สำหรับโรงกลั่นเคมี ปิโตรเคมี และน้ำมันที่มีน้ำปริมาณมากสำหรับหน่วยเทคโนโลยีทำความเย็นซึ่งมีอุณหภูมิอยู่ในช่วง 20 ถึง 50 ° C จำเป็นต้องใช้ปั๊มความร้อนลิเธียมโบรไมด์แบบดูดซับซึ่งจะทำงานในความเย็น โหมดฤดูร้อน น้ำรีไซเคิลและในฤดูหนาวให้ใช้ความร้อนเหลือทิ้งจากน้ำหมุนเวียนเพื่อสร้างน้ำร้อนสำหรับโรงผลิตความร้อน ตารางที่ 6 แสดงพารามิเตอร์ของการดูดซับปั๊มความร้อนลิเธียมโบรไมด์ (ABTN)

ปั๊มความร้อนแบบดูดซับมีประสิทธิภาพสูง ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว และสามารถผลิตได้ง่าย อย่างไรก็ตาม ปั๊มดูดซับต้องใช้โลหะจำเพาะสูง ซึ่งทำให้มีขนาดใหญ่ ความเป็นไปได้ของการกัดกร่อนของโลหะต้องมีการผลิตอุปกรณ์จากเหล็กอัลลอยด์ ดังนั้นปั๊มความร้อนแบบดูดซับจึงไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม

ตารางที่ 6

พารามิเตอร์ ABTN

สารทำงานและสารหล่อเย็น (สารหล่อเย็น)

ในหม้อแปลงความร้อน

สำหรับการนำกระบวนการไปใช้ในหม้อแปลงความร้อนนั้นจะใช้สารทำงาน (ตัวแทน) ที่มีคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์และเคมีกายภาพที่จำเป็น พวกมันสามารถเป็นเนื้อเดียวกันหรือเป็นส่วนผสมของสารหลายชนิด โดยปกติสองอย่าง ในหม้อแปลงความร้อนส่วนใหญ่ สารทำงานจะผ่านการแปลงเฟส ปัจจุบันมีการใช้สารทำงานต่อไปนี้ในหม้อแปลงความร้อน:

ก) สารทำความเย็น - สารที่มีจุดเดือดต่ำที่ความดันบรรยากาศตั้งแต่ +80 ถึง -130 ° C สารทำความเย็นที่มีจุดเดือดตั้งแต่ +80 ถึง -30 °C มักใช้ในการติดตั้งปั๊มความร้อน และมีจุดเดือดต่ำกว่า 0 ถึง -130 °C - ในการติดตั้งที่เย็นปานกลาง

ข) ก๊าซและก๊าซผสม (เช่น อากาศ) ที่มีจุดเดือดต่ำ

c) สารทำงานและสารดูดซับของพืชดูดซับ

ง) น้ำที่ใช้สำหรับคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ในโรงงานทำความเย็น โดยที่อุณหภูมิของแหล่งกำเนิดต่ำกว่า ความร้อน tn> 0 ° C ตัวอย่างเช่น สำหรับเครื่องปรับอากาศ

เพื่อการทำงานที่ประหยัดและปลอดภัยของหม้อแปลงความร้อน สารทำความเย็นต้องเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้:

ก) มีแรงดันเกินต่ำที่อุณหภูมิการเดือดและการกลั่นตัว ความร้อนออกขนาดใหญ่ 1 กก. ของตัวแทน ไอน้ำปริมาณเล็กน้อยเฉพาะ (สำหรับคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ) ความจุความร้อนต่ำของของเหลวและค่าการนำความร้อนสูงและการถ่ายเทความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์;

b) มีความหนืดต่ำ อาจเป็นจุดแข็งที่ต่ำกว่า ไม่ละลายในน้ำมัน (สำหรับคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ)

ค) ทนต่อสารเคมี ไม่ติดไฟ ไม่ระเบิด ไม่กัดกร่อนโลหะ

ง) ไม่เป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์

จ) ไม่ขาดแคลนและราคาไม่แพง

ตัวแทนการทำงานของหน่วยทำความเย็นแก๊สต้องมีค่าต่ำ อุณหภูมิปกติการเดือด ความหนืดต่ำ การนำความร้อนสูงและความจุความร้อน Ср ซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดันเพียงเล็กน้อย

สารออกฤทธิ์ของพืชดูดซับ นอกเหนือจากการปฏิบัติตามข้อกำหนดข้างต้นแล้ว จะต้องถูกดูดซับและขจัดออกร่วมกับสารดูดซับที่เหมาะสม

ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของปั๊มความร้อนขึ้นอยู่กับ:

อุณหภูมิของแหล่งพลังงานความร้อนที่มีศักยภาพต่ำจะยิ่งสูงขึ้น อุณหภูมิก็จะสูงขึ้น

ค่าไฟฟ้าในภูมิภาค

ต้นทุนพลังงานความร้อนที่ผลิตโดยใช้เชื้อเพลิงประเภทต่างๆ

การใช้ปั๊มความร้อนแทนแหล่งพลังงานความร้อนแบบดั้งเดิมนั้นมีประโยชน์เชิงเศรษฐกิจเนื่องจาก:

ไม่จำเป็นต้องซื้อ ขนส่ง เก็บน้ำมันเชื้อเพลิง และใช้จ่ายเงินที่เกี่ยวข้อง

การปล่อยพื้นที่ขนาดใหญ่ที่จำเป็นสำหรับการวางโรงต้มน้ำ ถนนทางเข้า และคลังเชื้อเพลิง

ศักยภาพการประหยัดพลังงานที่ยิ่งใหญ่ที่สุดมีอยู่ในพื้นที่ของการจ่ายความร้อน: 40-50% ของการใช้ความร้อนทั้งหมดของประเทศ อุปกรณ์ของ CHPP ที่มีอยู่มีการสึกหรอทางร่างกายและทางศีลธรรม โดยทำงานโดยใช้เชื้อเพลิงมากเกินไป เครือข่ายความร้อนเป็นที่มา การสูญเสียครั้งใหญ่พลังงาน แหล่งความร้อนขนาดเล็กมีลักษณะประสิทธิภาพพลังงานต่ำ มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมในระดับสูง ต้นทุนต่อหน่วยที่เพิ่มขึ้น และค่าแรงสำหรับการบำรุงรักษา

TNU เปิดโอกาสให้:

1) ลดความยาวของเครือข่ายความร้อน (ประมาณ พลังงานความร้อนไปยังสถานที่บริโภค);

2) รับพลังงานความร้อนเทียบเท่า 3 - 8 กิโลวัตต์ในระบบทำความร้อน (ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของแหล่งพลังงานศักย์ต่ำขณะใช้ไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์)

จนถึงปัจจุบันขนาดของการแนะนำปั๊มความร้อนในโลกมีดังนี้:

ในสวีเดน 50% ของการทำความร้อนทั้งหมดมาจากปั๊มความร้อน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีสถานีปั๊มความร้อนมากกว่า 100 แห่ง (จาก 5 ถึง 80 เมกะวัตต์) ที่ได้รับมอบหมาย

เยอรมนีให้เงินอุดหนุนจากรัฐสำหรับการติดตั้งปั๊มความร้อนจำนวน DM 400 สำหรับกำลังการผลิตติดตั้งแต่ละกิโลวัตต์

ในญี่ปุ่น มีการผลิตปั๊มความร้อนประมาณ 3 ล้านเครื่องต่อปี

ในสหรัฐอเมริกา 30% ของอาคารที่พักอาศัยติดตั้งปั๊มความร้อน มีการผลิตปั๊มความร้อนประมาณ 1 ล้านตัวต่อปี

ในสตอกโฮล์ม 12% ของการทำความร้อนทั้งหมดของเมืองนั้นมาจากปั๊มความร้อนที่มีความจุรวม 320 MW โดยใช้ทะเลบอลติกเป็นแหล่งความร้อนที่มีอุณหภูมิ +8 ° C

ในโลกตามการคาดการณ์ของคณะกรรมการพลังงานโลก ภายในปี 2020 ส่วนแบ่งของปั๊มความร้อนในการจัดหาความร้อน (ภาคเทศบาลและการผลิต) จะอยู่ที่ 75%

เหตุผลในการยอมรับมวลของปั๊มความร้อนมีดังนี้:

การทำกำไร. ในการถ่ายโอนพลังงานความร้อน 1 กิโลวัตต์ไปยังระบบทำความร้อน ปั๊มความร้อนต้องการไฟฟ้าเพียง 0.2 - 0.35 กิโลวัตต์

ความบริสุทธิ์ทางนิเวศวิทยา ปั๊มความร้อนไม่เผาไหม้เชื้อเพลิงและไม่ปล่อยมลพิษสู่ชั้นบรรยากาศ

การบำรุงรักษาขั้นต่ำ . ปั๊มความร้อนมีอายุการใช้งานยาวนานก่อนการยกเครื่อง (สูงสุด 10 - 15 ฤดูที่ให้ความร้อน) และทำงานโดยอัตโนมัติอย่างเต็มที่ การบำรุงรักษาการติดตั้งเป็นไปตามฤดูกาล การตรวจสอบทางเทคนิคและการตรวจสอบโหมดการทำงานเป็นระยะ ในการใช้งานสถานีปั๊มความร้อนที่มีความจุสูงถึง 10 MW ไม่จำเป็นต้องมีผู้ปฏิบัติงานมากกว่าหนึ่งคนต่อกะ

ปรับให้เข้ากับระบบทำความร้อนที่มีอยู่ได้ง่าย

ในระยะสั้นคืนทุน . เนื่องจากต้นทุนการผลิตความร้อนต่ำ ปั๊มความร้อนจะจ่ายออกโดยเฉลี่ย 1.5 - 2 ปี (ช่วงความร้อน 2 - 3 ฤดูกาล)

ขณะนี้มีสองทิศทางของการพัฒนา TNU:

สถานีปั๊มความร้อนขนาดใหญ่ (HPS) สำหรับ เครื่องทำความร้อนอำเภอรวมถึงการอัดไอน้ำ HPI และหม้อต้มน้ำร้อนพีคที่ใช้ที่อุณหภูมิอากาศต่ำ กำลังไฟฟ้า (ใช้แล้ว) ของ HPI คือ 20 - 30 MW พลังงานความร้อนคือ 110 - 125 MW เมื่อเทียบกับหม้อไอน้ำทั่วไป ประหยัดเชื้อเพลิงได้ถึง 20 - 30% มลภาวะทางอากาศลดลง (ไม่มีหม้อไอน้ำ!);

การจ่ายความร้อนแบบกระจายศูนย์ (ปั๊มความร้อนอัดไอพลังงานต่ำและปั๊มความร้อนเซมิคอนดักเตอร์เทอร์โมอิเล็กทริก) การประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงเมื่อเทียบกับโรงต้มน้ำขนาดเล็กคือ 10 - 20% สามารถทำความเย็นได้ ตามมาด้วยสูง ต้นทุนต่อหน่วยเชื้อเพลิง การลงทุน และค่าแรง

ในปีที่ผ่านมา ปั๊มความร้อนได้ครอบครองตลาดเฉพาะด้านของตลาดสภาพอากาศของรัสเซีย ท่ามกลางเทคโนโลยียอดนิยมอื่นๆ การอภิปรายเกี่ยวกับข้อดีและข้อเสียของการติดตั้งปั๊มความร้อน (HPU) เกิดขึ้นทั้งในหน้าของสื่ออุตสาหกรรมและในการประชุมเฉพาะเรื่องและ โต๊ะกลม. เมื่อเร็ว ๆ นี้มีข้อมูลมากมายเกี่ยวกับปั๊มความร้อน - ทั้งในอินเทอร์เน็ตภาษารัสเซียและในสื่อเฉพาะทาง อย่างไรก็ตาม ยังมีสิ่งพิมพ์เกี่ยวกับระบบปั๊มความร้อนแบบบูรณาการน้อยมาก บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเติมช่องว่างนี้บ้าง เพื่อสรุปคำถามบางข้อที่เกิดขึ้นในผู้เชี่ยวชาญ เมื่อพวกเขาทำความคุ้นเคยกับระบบถ่ายเทความร้อนแบบวงแหวนในครั้งแรก และเพื่อตอบคำถามเหล่านั้นโดยสังเขป

ดังนั้นจึงเป็นที่ทราบกันดีเกี่ยวกับปั๊มความร้อนว่านี่คืออุปกรณ์ภูมิอากาศที่สามารถใช้ความร้อนจากสิ่งแวดล้อม โดยใช้คอมเพรสเซอร์เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของสารหล่อเย็นให้ถึงระดับที่ต้องการและถ่ายเทความร้อนนี้ไปยังที่ที่ต้องการ

เกือบจะเป็นไปได้เสมอที่จะดึงความร้อนออกจากสิ่งแวดล้อม ท้ายที่สุดแล้ว "น้ำเย็น" เป็นแนวคิดเชิงอัตนัยตามความรู้สึกของเรา แม้แต่น้ำในแม่น้ำที่เย็นที่สุดก็ยังมีความร้อนอยู่บ้าง แต่เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าความร้อนส่งผ่านจากตัวที่ร้อนกว่าไปยังตัวที่เย็นกว่าเท่านั้น ความร้อนสามารถบังคับทิศทางจากตัวเย็นไปยังตัวอุ่น จากนั้นตัวที่เย็นจะเย็นลงอีก และตัวที่อุ่นก็จะร้อนขึ้น การใช้ปั๊มความร้อนที่ "สูบฉีด" ความร้อนจากอากาศ น้ำในแม่น้ำ หรือดิน ทำให้อุณหภูมิลดลงมากยิ่งขึ้นไปอีก ทำให้อาคารร้อนขึ้นได้ ในกรณีคลาสสิก ถือว่าการใช้ไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์ในการทำงาน HPI สามารถผลิตพลังงานความร้อนได้ตั้งแต่ 3 ถึง 6 กิโลวัตต์ ในทางปฏิบัติ นี่หมายความว่าพลังของหลอดไฟในบ้านสองหรือสามดวงในฤดูหนาวสามารถให้ความร้อนกับห้องนั่งเล่นขนาดกลางได้ ในฤดูร้อนโดยการทำงานในโหมดย้อนกลับ ปั๊มความร้อนสามารถทำให้อากาศในห้องของอาคารเย็นลงได้ ความร้อนจากอาคารจะถูกดูดกลืนโดยชั้นบรรยากาศ แม่น้ำ หรือดิน

ปัจจุบันมีการติดตั้งปั๊มความร้อนจำนวนมาก ซึ่งช่วยให้สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม เกษตรกรรม ที่อยู่อาศัย และบริการชุมชน ตัวอย่างของการใช้ HPP ในตอนท้ายของบทความ เราจะพิจารณาสองโครงการ - หนึ่งในนั้นคือโครงการของระบบวงแหวนขนาดใหญ่ที่นำมาใช้ใน ดินแดนครัสโนดาร์ประการที่สองคือวัตถุก่อสร้างขนาดเล็กในภูมิภาคมอสโก

ปั๊มความร้อนคืออะไร?

ปั๊มความร้อนมีเอาต์พุตความร้อนที่หลากหลายตั้งแต่ไม่กี่กิโลวัตต์จนถึงหลายร้อยเมกะวัตต์ สามารถทำงานกับแหล่งความร้อนต่าง ๆ ในสถานะการรวมตัวที่แตกต่างกัน ในเรื่องนี้สามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้: น้ำ - น้ำ, น้ำ - อากาศ, อากาศ - น้ำ, อากาศ - อากาศ. ผลิตปั๊มความร้อน ซึ่งออกแบบมาเพื่อทำงานกับแหล่งความร้อนระดับต่ำในอุณหภูมิต่างๆ จนถึงค่าลบ สามารถใช้เป็นตัวรับความร้อนสูงที่ต้องการอุณหภูมิที่ต่างกัน แม้จะสูงกว่า 1,000C ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ ปั๊มความร้อนสามารถแบ่งออกเป็นอุณหภูมิต่ำ อุณหภูมิปานกลาง และอุณหภูมิสูง

ปั๊มความร้อนยังแตกต่างกันในแง่ของ อุปกรณ์ทางเทคนิค. ในเรื่องนี้สามารถแยกแยะได้สองทิศทาง: การอัดไอและการดูดซับ HPP ปั๊มความร้อนยังสามารถใช้พลังงานประเภทอื่นๆ ในการทำงานได้ นอกเหนือจากไฟฟ้า เช่น สามารถใช้เชื้อเพลิงประเภทต่างๆ ได้

แหล่งความร้อนคุณภาพต่ำและตัวรับความร้อนคุณภาพสูงจากแหล่งต่างๆ รวมกันทำให้เกิดปั๊มความร้อนประเภทต่างๆ นี่คือตัวอย่างบางส่วน:

• HPP โดยใช้ความร้อนของน้ำใต้ดินเพื่อให้ความร้อน
• HPP โดยใช้ความร้อนจากอ่างเก็บน้ำธรรมชาติสำหรับการจ่ายน้ำร้อน
• เครื่องปรับอากาศ HPI ใช้น้ำทะเลเป็นแหล่งและรับความร้อน
• เครื่องปรับอากาศ HPU ใช้ อากาศภายนอกเป็นแหล่งและรับความร้อน
• HPI สำหรับทำน้ำร้อนในสระว่ายน้ำโดยใช้ความร้อนจากอากาศภายนอก
• HPP ใช้ความร้อนจากน้ำเสียในระบบจ่ายความร้อน
• HPP ใช้ความร้อนของอุปกรณ์วิศวกรรมและเทคนิคในระบบจ่ายความร้อน
• HPP สำหรับทำความเย็นนมและในเวลาเดียวกันให้น้ำร้อนสำหรับการจ่ายน้ำร้อนในฟาร์มโคนม
• HPP สำหรับการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่จากกระบวนการทางเทคโนโลยีในการให้ความร้อนเบื้องต้นของอากาศจ่าย

อุปกรณ์ปั๊มความร้อนจำนวนมากผลิตขึ้นเป็นจำนวนมาก แต่สามารถผลิตปั๊มความร้อนตามโครงการพิเศษได้เช่นกัน มีการติดตั้งทดลอง ตัวอย่างอุตสาหกรรมนำร่อง ตลอดจนการพัฒนาเชิงทฤษฎีมากมาย

หากโรงงานมีปั๊มความร้อนให้ใช้หลายตัว ซึ่งจะออกแบบให้ผลิตได้ทั้งความร้อนและความเย็น ประสิทธิภาพของปั๊มจะเพิ่มขึ้นหลายเท่าหากรวมกันเป็นระบบเดียว สิ่งเหล่านี้เรียกว่าระบบปั๊มความร้อนแบบวงแหวน (KHNS) ระบบดังกล่าวเหมาะสมที่จะใช้กับวัตถุขนาดกลางและขนาดใหญ่

ระบบปรับอากาศแบบวงแหวน

ระบบเหล่านี้ใช้ปั๊มความร้อนแบบน้ำและอากาศที่ทำหน้าที่ของเครื่องปรับอากาศภายในอาคาร ในห้องที่มีเครื่องปรับอากาศ (หรือถัดจากนั้น) ติดตั้งปั๊มความร้อนซึ่งกำลังถูกเลือกตามพารามิเตอร์ของห้องวัตถุประสงค์ลักษณะของอากาศจ่ายที่ต้องการ การระบายอากาศ, จำนวนคนที่เป็นไปได้, อุปกรณ์ที่ติดตั้งและเกณฑ์อื่น ๆ HPP ทั้งหมดสามารถย้อนกลับได้ กล่าวคือ ออกแบบมาสำหรับทั้งอากาศเย็นและอากาศร้อน ทั้งหมดเชื่อมต่อกันด้วยวงจรน้ำทั่วไป - ท่อที่น้ำหมุนเวียน น้ำเป็นทั้งแหล่งและตัวรับความร้อนสำหรับ HPI ทั้งหมด อุณหภูมิในวงจรสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 18 ถึง 320C ระหว่างปั๊มความร้อนที่ให้ความร้อนในอากาศกับปั๊มที่ทำให้เย็นลง ความร้อนจะถูกแลกเปลี่ยนผ่านวงจรน้ำ ขึ้นอยู่กับลักษณะของสถานที่ เช่นเดียวกับช่วงเวลาของปีและช่วงเวลาของวัน อาจต้องใช้ความร้อนหรือความเย็นของอากาศในห้องต่างๆ ด้วยการทำงานพร้อมกันในอาคารเดียวกันของ HPI ที่ผลิตความร้อนและความเย็น ความร้อนจะถูกถ่ายเทจากห้องที่มีส่วนเกินไปยังห้องที่ไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงมีการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างโซนรวมกันเป็นวงแหวนเดียว

นอกจาก HPP ที่ทำหน้าที่ของเครื่องปรับอากาศแล้ว HPP สำหรับวัตถุประสงค์อื่นอาจรวมอยู่ใน HPP ด้วย หากมีความต้องการความร้อนเพียงพอที่โรงงาน ความร้อนเหลือทิ้งสามารถนำมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านระบบวงแหวนโดยใช้ HPI ตัวอย่างเช่น ในที่ที่มีการไหลของน้ำเสียอย่างเข้มข้น การติดตั้ง HPI แบบน้ำต่อน้ำนั้นสมเหตุสมผล ซึ่งจะทำให้ความร้อนเหลือทิ้งถูกนำมาใช้โดยใช้ HPS ปั๊มความร้อนดังกล่าวจะสามารถดึงความร้อนออกจากน้ำเสีย ถ่ายโอนโดยใช้วงจรวงแหวน แล้วใช้ความร้อนในห้อง

อากาศที่ถูกขับออกจากอาคารโดยการระบายอากาศยังมีความร้อนอยู่เป็นจำนวนมาก ในกรณีที่ไม่มีอากาศเสีย จำนวนมากสิ่งเจือปนที่ขัดขวางการทำงานของ HPI เป็นไปได้ที่จะใช้ประโยชน์จากความร้อนของอากาศที่ถูกกำจัดออกไปโดยการติดตั้ง HPI แบบอากาศสู่น้ำ ผู้บริโภคทุกคนในอาคารสามารถใช้ความร้อนนี้ผ่าน CHP ได้ ซึ่งทำได้ยากโดยใช้เครื่องกำเนิดใหม่และการกู้คืนแบบเดิม นอกจากนี้ กระบวนการรีไซเคิลในกรณีนี้สามารถมีประสิทธิภาพมากขึ้น เนื่องจากไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอากาศภายนอกที่ระบายอากาศเข้า และอุณหภูมิที่ตั้งไว้เพื่อให้ความร้อนกับอากาศที่ฉีดเข้าไปในอาคาร

นอกจากนี้ เมื่อใช้งานปั๊มความร้อนแบบย้อนกลับได้ทั้งในระบบบำบัดน้ำเสียและไอเสีย สามารถใช้เพื่อขจัดความร้อนส่วนเกินออกจากวงจรน้ำในช่วงฤดูร้อน และลดความจุที่ต้องการของหอทำความเย็น

ในฤดูร้อน ด้วยความช่วยเหลือของปั๊มความร้อน ความร้อนส่วนเกินในวงจรน้ำจะถูกใช้ผ่านผู้บริโภคที่มีอยู่ในโรงงาน ตัวอย่างเช่น สามารถเชื่อมต่อ HPI ระหว่างน้ำกับน้ำกับระบบวงแหวน เพื่อถ่ายเทความร้อนส่วนเกินไปยังระบบจ่ายน้ำร้อน (DHW) ในโรงงานที่ไม่ต้องการน้ำร้อนเพียงเล็กน้อย ปั๊มความร้อนนี้อาจเพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการได้อย่างเต็มที่

หากสถานประกอบการมีสระว่ายน้ำอย่างน้อย 1 สระ เช่น ในสถานบริการสุขภาพ บ้านพัก สถานบันเทิง และโรงแรม สามารถให้ความร้อนน้ำในสระโดยใช้ปั๊มความร้อนแบบน้ำต่อน้ำโดยเชื่อมต่อกับ KTN

การรวมระบบวงแหวนกับระบบอื่นๆ

ระบบระบายอากาศในอาคารที่ใช้ระบบปั๊มความร้อนรูปวงแหวนต้องได้รับการพัฒนาโดยคำนึงถึงลักษณะเฉพาะของการทำงานของ HPP ที่ปรับสภาพอากาศ จำเป็นต้องหมุนเวียนอากาศในปริมาตรที่จำเป็นสำหรับการทำงานที่มั่นคงของปั๊มความร้อนเหล่านี้ รักษาอุณหภูมิที่ตั้งไว้ในห้องและการนำความร้อนกลับคืนอย่างมีประสิทธิภาพ (ยกเว้นกรณีที่ไม่ต้องการการหมุนเวียนซ้ำ เช่น โถงสระว่ายน้ำ ท้องถิ่น เครื่องดูดควันครัว). มีคุณสมบัติอื่นๆ ในการพัฒนาระบบระบายอากาศด้วย CTNS

อย่างไรก็ตาม ในขณะเดียวกัน ระบบวงแหวนก็ช่วยให้ระบบระบายอากาศได้ง่ายกว่าวิธีการปรับอากาศแบบอื่นๆ ปั๊มความร้อนดำเนินการปรับอากาศโดยตรงที่ไซต์งาน ในห้องนั้นเอง ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการขนส่งอากาศที่เสร็จแล้วผ่านท่ออากาศยาวที่หุ้มฉนวนความร้อน เช่น กับเครื่องปรับอากาศส่วนกลาง

ระบบวงแหวนสามารถเข้าควบคุมฟังก์ชั่นการทำความร้อนได้อย่างเต็มที่ แต่ไม่รวมการใช้งานร่วมกับระบบทำความร้อน ในกรณีนี้จะใช้ระบบทำความร้อนที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าและง่ายกว่าในทางเทคนิค ระบบไบวาเลนต์ดังกล่าวเหมาะสำหรับ ละติจูดเหนือในที่ที่ต้องการความร้อนมากขึ้นเพื่อให้ความร้อน และจะต้องจัดหาในปริมาณที่มากขึ้นจากแหล่งที่มีศักยภาพสูง หากมีการติดตั้งระบบปรับอากาศและระบบทำความร้อนแยกต่างหากในอาคาร ระบบเหล่านี้มักจะรบกวนซึ่งกันและกัน โดยเฉพาะในช่วงเปลี่ยนผ่าน การใช้ระบบวงแหวนร่วมกับระบบทำความร้อนไม่ก่อให้เกิดปัญหาดังกล่าว เนื่องจากการทำงานของระบบจะขึ้นอยู่กับสภาพที่แท้จริงของสภาพอากาศในแต่ละโซน

ที่สถานประกอบการ ระบบปั๊มความร้อนแบบวงแหวนสามารถเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนหรือความเย็นกับน้ำหรืออากาศเพื่อวัตถุประสงค์ทางเทคโนโลยี และกระบวนการเหล่านี้จะรวมอยู่ในความสมดุลของการจ่ายความร้อนทั่วไปขององค์กร

เมื่อพูดถึงระบบจ่ายความร้อนแบบเดิมๆ เป็นเรื่องยากที่จะเห็นด้วยกับประสิทธิภาพที่จำกัด ความร้อนถูกใช้ไปบางส่วนและกระจายสู่ชั้นบรรยากาศอย่างรวดเร็ว (ระหว่างการทำความร้อนและการระบายอากาศ) การกำจัดด้วยน้ำเสีย (ผ่านการจ่ายน้ำร้อน กระบวนการทางเทคโนโลยี) และด้วยวิธีอื่นๆ นอกจากนี้ยังเป็นการดีหากมีการติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบอากาศสู่อากาศในระบบระบายอากาศหรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบน้ำสู่น้ำเพื่อนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ เช่น หน่วยทำความเย็น หรืออุปกรณ์นำความร้อนกลับคืนมาในพื้นที่อื่นๆ . ในทางกลับกัน KTNS แก้ปัญหานี้ในลักษณะที่ซับซ้อน ในหลายกรณีช่วยให้การกู้คืนความร้อนมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ระบบควบคุมวงแหวนอัตโนมัติ

สร้างความผิดหวังให้กับผู้ผลิตระบบอัตโนมัติที่มีราคาแพงหลายราย ระบบปั๊มความร้อนไม่ต้องการการควบคุมอัตโนมัติที่ซับซ้อน กฎระเบียบทั้งหมดที่นี่จะลดลงเพื่อรักษาค่าอุณหภูมิของน้ำในวงจรเท่านั้น เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำเย็นลงต่ำกว่าขีดจำกัดที่ตั้งไว้ จำเป็นต้องเปิดฮีตเตอร์เพิ่มเติมให้ทันเวลา และในทางกลับกันเพื่อไม่ให้เกินขีด จำกัด บนจำเป็นต้องเปิดหอทำความเย็นในเวลาที่เหมาะสม ระบบควบคุมอัตโนมัตินี้ ขั้นตอนง่ายๆสามารถใช้งานได้โดยใช้เทอร์โมสตัทหลายตัว เนื่องจากอุณหภูมิของน้ำในวงจร HPS อาจแตกต่างกันไปในช่วงที่ค่อนข้างกว้าง (โดยปกติอยู่ที่ 18 ถึง 320C) จึงไม่จำเป็นต้องใช้วาล์วควบคุมที่แม่นยำ

สำหรับกระบวนการถ่ายเทความร้อนจากปั๊มความร้อนไปยังผู้บริโภคนั้น จะถูกควบคุมโดยระบบอัตโนมัติที่อยู่ในปั๊มความร้อนแต่ละตัว ตัวอย่างเช่น HPI สำหรับเครื่องปรับอากาศมีเซ็นเซอร์อุณหภูมิ (เทอร์โม) ติดตั้งโดยตรงในห้อง เทอร์โมสแตทธรรมดานี้เพียงพอที่จะควบคุมการทำงานของ HP

ปั๊มความร้อนให้พารามิเตอร์อุณหภูมิที่จำเป็นของอากาศภายในอาคารอย่างเต็มที่ ซึ่งทำให้สามารถปฏิเสธแดมเปอร์ควบคุมในระบบระบายอากาศและวาล์วควบคุมในระบบทำความร้อนได้ (ด้วยระบบไบวาเลนต์) สถานการณ์ทั้งหมดเหล่านี้มีส่วนช่วยในการลดต้นทุนและเพิ่มความน่าเชื่อถือ ระบบวิศวกรรมโดยทั่วไป.

ที่โรงงานขนาดใหญ่ ซึ่งระบบวงแหวนประกอบด้วยปั๊มความร้อนจำนวนมากและมีการติดตั้งปั๊มความร้อนประเภทต่างๆ (สำหรับเครื่องปรับอากาศ การนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ และสำหรับกระบวนการทางเทคโนโลยี) มักจะเหมาะสมที่จะนำไปใช้งานมากกว่านี้ ระบบที่ซับซ้อนการควบคุมอัตโนมัติซึ่งช่วยให้คุณปรับการทำงานของทั้งระบบให้เหมาะสมที่สุด

การทำงานของระบบปั๊มความร้อนรูปวงแหวนได้รับผลกระทบจาก ปัจจัยดังต่อไปนี้:

• ประการแรก อุณหภูมิของน้ำในวงจร ค่าสัมประสิทธิ์การแปลงความร้อน (COP) ขึ้นอยู่กับนั่นคืออัตราส่วนของปริมาณความร้อนที่จ่ายให้กับผู้บริโภคต่อปริมาณพลังงานที่ปั๊มความร้อนใช้
• ประการที่สอง อุณหภูมิอากาศภายนอก
• ประการที่สาม พารามิเตอร์การทำงานของหอทำความเย็น สำหรับปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทออกเท่ากันภายใต้สภาวะที่ต่างกัน สามารถใช้พลังงานในปริมาณที่แตกต่างกันโดยหอหล่อเย็น ในทางกลับกันก็ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอากาศภายนอก ความชื้น การปรากฏตัวของลมและสภาวะอื่นๆ
• ประการที่สี่เกี่ยวกับจำนวนปั๊มความร้อนที่ทำงานอยู่ในระบบ ที่นี่ กำลังทั้งหมดของ HPI ซึ่งนำความร้อนจากวงจรน้ำ มีความสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับพลังของ HPI ทั้งหมดที่ถ่ายเทความร้อนไปยังวงจร กล่าวคือ ปริมาณความร้อนที่เข้าสู่วงจรหรือนำออกจากวงจร

ดีสำหรับเด็ก ดีสำหรับงบประมาณ

ไปที่คำอธิบายของโครงการโดยใช้ระบบปั๊มความร้อนแบบวงแหวน

โครงการแรกคือการสร้างใหม่ตามแบบแผน โรงเรียนมัธยมทางตอนใต้ของรัสเซีย ฤดูร้อนที่แล้ว ฝ่ายบริหาร ดินแดนครัสโนดาร์ดำเนินโครงการนี้ใน Ust-Labinsk (โรงเรียนในเมืองหมายเลข 2) ในระหว่างการก่อสร้างใหม่ ได้มีการรักษามาตรฐานสูงสุดในด้านข้อกำหนดด้านสุขอนามัยและการเข้าพักที่สะดวกสบายสำหรับเด็กที่โรงเรียน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอาคารมีการติดตั้งระบบสภาพอากาศแบบครบวงจรโดยให้การควบคุมอุณหภูมิการไหลเข้าในแต่ละโซน อากาศบริสุทธิ์และความชื้น

ในการดำเนินโครงการนี้ วิศวกรต้องการให้แน่ใจว่าระดับความสบายที่เหมาะสม การควบคุมส่วนบุคคลในแต่ละชั้น ประการที่สอง สันนิษฐานว่าระบบวงแหวนจะช่วยลดต้นทุนการให้ความร้อนแก่โรงเรียนได้อย่างมาก และแก้ปัญหาอุณหภูมิน้ำต่ำในโรงทำความร้อนในบริเวณโรงเรียน ระบบประกอบด้วยปั๊มความร้อนมากกว่าห้าสิบตัวที่ผลิตโดย Climatemaster (USA) และหอทำความเย็น ได้รับความร้อนเพิ่มเติมจากโรงงานทำความร้อนของเมือง ระบบภูมิอากาศอยู่ภายใต้ ระบบควบคุมอัตโนมัติและสามารถรักษาความสะดวกสบายสูงสุดสำหรับบุคคลและในขณะเดียวกันโหมดการทำงานที่ประหยัดได้

การทำงานของระบบที่อธิบายไว้ในฤดูหนาวให้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:

• ก่อนการปรับปรุงให้ทันสมัย ​​(ก่อนการติดตั้งปั๊มความร้อน) ค่าทำความร้อนรายเดือนสำหรับ 2,500 m2 คือ 18,440 รูเบิล
• หลังจากการปรับปรุงอาคารให้ทันสมัย ​​พื้นที่ทำความร้อนเพิ่มขึ้นเป็น 3000 ตร.ม. และค่าใช้จ่ายในการทำความร้อนรายเดือนลดลงเหลือ 9800 รูเบิล

ดังนั้นการใช้ปั๊มความร้อนทำให้สามารถลดต้นทุนการทำความร้อนในอาคารได้มากกว่าครึ่งหนึ่งซึ่งเป็นพื้นที่ที่ให้ความร้อนเพิ่มขึ้นเกือบ 20%

ความร้อนอัตโนมัติ

ปัญหาของการก่อสร้างกระท่อมในภูมิภาคมอสโกในปัจจุบันเกิดจากโครงสร้างพื้นฐาน ( ไฟฟ้าของเน็ต,ท่อน้ำ) มักจะป้องกันการเจริญเติบโตของการตั้งถิ่นฐานใหม่ สถานีย่อยหม้อแปลงที่มีอยู่ไม่สามารถรับมือกับโหลดที่เพิ่มขึ้นได้ การหยุดชะงักของการจ่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง (อุบัติเหตุที่สถานีไฟฟ้าย่อยเก่า สายไฟชำรุด) บังคับให้ผู้บริโภคมองหาวิธีการจ่ายไฟอัตโนมัติ

ในโครงการที่อธิบายไว้ วิศวกรต้องเผชิญกับภารกิจในการจัดหาห้องหลายห้อง กระท่อมสองชั้นด้วยความร้อนใต้หลังคาและไฟฟ้า พื้นที่ทำความร้อนทั้งหมดของบ้านคือ 200 m2 จากการสื่อสารที่ล้มเหลว - น้ำบาดาลและไฟฟ้า

เนื่องจากข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงานอยู่ในระดับแนวหน้า จึงตัดสินใจติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ ซื้อและติดตั้งโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 3.5 กิโลวัตต์ที่ไซต์หลังบ้าน ตามการคำนวณของวิศวกร นี่น่าจะเพียงพอแล้วสำหรับการชาร์จแบตเตอรี ซึ่งในทางกลับกัน ก็จะป้อนอาหารให้โรงเรือนและระบบทำความร้อนอย่างต่อเนื่อง ค่าใช้จ่ายทั้งหมดของระบบอยู่ที่ประมาณ 27,000 เหรียญ ระบุว่าแหล่งที่มาที่ได้รับ ไฟฟ้าฟรีและบทความนี้จะถูกลบออกจาก งบประมาณครอบครัวปรากฎว่าค่าใช้จ่ายในการติดตั้งแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์จะหมดไปภายในเวลาไม่ถึง 10 ปี และหากเราพิจารณาเป็นอย่างอื่น เราจะต้องสร้างสถานีย่อยหรือใช้ชีวิตโดยที่ไฟฟ้าดับอย่างต่อเนื่อง ค่าใช้จ่ายก็ถือว่าได้รับการชำระแล้ว

เพื่อให้ความร้อน ได้มีการตัดสินใจใช้ระบบปั๊มความร้อนใต้พิภพ ซื้อปั๊มความร้อนแบบน้ำต่อน้ำของอเมริกา ปั๊มความร้อนชนิดนี้ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนผลิต น้ำร้อนซึ่งสามารถใช้สำหรับการจ่ายน้ำร้อนและทำความร้อนโดยใช้แบตเตอรี่หม้อน้ำ วงจรเองที่จ่ายความร้อนเกรดต่ำไปยังปั๊มความร้อนนั้นถูกวางโดยตรงบนไซต์ที่อยู่ติดกับกระท่อมที่ความลึก 2 ม. วงจรคือ ท่อโพลีเอทิลีนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 32 มม. และยาว 800 ม. การติดตั้งปั๊มความร้อนพร้อมติดตั้ง จัดหาอุปกรณ์และส่วนประกอบราคา 10,000 ดอลลาร์สหรัฐ

ดังนั้น หลังจากใช้เงินไปประมาณ 40,000 ดอลลาร์สหรัฐในการจัดระบบพลังงานอิสระของตัวเอง เจ้าของกระท่อมได้ยกเว้นค่าใช้จ่ายในการจ่ายความร้อนออกจากงบประมาณของเขา และให้ความร้อนอัตโนมัติที่เชื่อถือได้

ความเป็นไปได้ของการประยุกต์ใช้ระบบวงแหวน

จากที่กล่าวมาข้างต้น ความเป็นไปได้ของการใช้ระบบปั๊มความร้อนรูปวงแหวนนั้นกว้างผิดปกติ สามารถใช้กับวัตถุได้หลากหลาย เหล่านี้คือการบริหาร อาคารสาธารณะ, สถาบันทางการแพทย์และสุขภาพ, บ้านพัก, สถานบันเทิงและ สปอร์ตคอมเพล็กซ์,สถานประกอบการอุตสาหกรรมต่างๆ ระบบมีความยืดหยุ่นมากจนสามารถประยุกต์ใช้งานได้ในหลายกรณีและในตัวเลือกจำนวนมาก

ในการพัฒนาระบบดังกล่าว ก่อนอื่น จำเป็นต้องประเมินความต้องการความร้อนและความเย็นของวัตถุที่ออกแบบ เพื่อศึกษาแหล่งความร้อนที่เป็นไปได้ทั้งหมดภายในอาคารและตัวรับความร้อนในอนาคตทั้งหมด เพื่อกำหนดความร้อนที่เพิ่มขึ้นและการสูญเสียความร้อน แหล่งความร้อนที่เหมาะสมที่สุดสามารถใช้ในระบบวงแหวนได้หากต้องการความร้อนนี้ ความจุรวมของปั๊มความร้อนการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ไม่ควรเกินความจำเป็น ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ตัวเลือกที่ทำกำไรได้มากที่สุดอาจเป็นการติดตั้ง HPP โดยใช้ สภาพแวดล้อมภายนอกเป็นแหล่งและรับความร้อน ระบบจะต้องสมดุลความร้อน แต่ไม่ได้หมายความว่าอย่างนั้น ความจุทั้งหมดแหล่งความร้อนและผู้บริโภคต้องเท่ากันอาจแตกต่างกันเนื่องจากอัตราส่วนสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมากเมื่อสภาพการทำงานของระบบเปลี่ยนแปลง

ดังนั้น ระบบปั๊มความร้อนแบบวงแหวนจึงทำหน้าที่ทั้งการทำความร้อนและการปรับอากาศ และการนำความร้อนกลับคืนมาอย่างมีประสิทธิภาพ การใช้ระบบเดียวแทนที่จะเป็นหลายระบบจะทำให้เกิดผลกำไรมากขึ้นในแง่ของเงินทุนและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน

บทความที่จัดทำโดย บริษัท "AEROCLIMATE"

การใช้งาน: ในการติดตั้งสำหรับห้องทำความร้อนและความเย็นที่มีการระบายอากาศถาวร สาระสำคัญของการติดตั้งปั๊มความร้อนประดิษฐ์ประกอบด้วยตัวแลกเปลี่ยนความร้อน 1, เครื่องระเหย 4, ตัวดูดซับหัวฉีด 6, ถังแยกแรงดัน 9 และปั๊มของเหลว 7 เครื่องระเหย 4 และตัวดูดซับหัวฉีด 6 เชื่อมต่อกันอย่างน้อย หนึ่งเส้นเลือดฝอย 5. เครื่องระเหย 4 ทำจากสามช่องและเต็มไปด้วยรูพรุน 16. 5 z.p. f-ly 2 ป่วย

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับการติดตั้งปั๊มความร้อนตามหน่วยดูดซับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการติดตั้งสำหรับห้องทำความร้อนและความเย็นที่มีการระบายอากาศถาวร การทำงานของปั๊มความร้อนทั้งหมดขึ้นอยู่กับสถานะทางอุณหพลศาสตร์และพารามิเตอร์ที่กำหนดสถานะนี้ ได้แก่ อุณหภูมิ ความดัน ปริมาตรจำเพาะ เอนทาลปี และเอนโทรปี ปั๊มความร้อนทั้งหมดทำงานโดยจ่ายความร้อนแบบไอโซเทอร์มอลที่อุณหภูมิต่ำและกระจายตัวแบบไอโซเมตริกที่อุณหภูมิสูง การบีบอัดและการขยายตัวจะดำเนินการที่เอนโทรปีคงที่ และงานทำจากเอ็นจิ้นภายนอก ปั๊มความร้อนสามารถอธิบายได้ว่าเป็นตัวคูณความร้อนที่ใช้ความร้อนคุณภาพต่ำจากตัวกลางที่สร้างความร้อนต่างๆ เช่น อากาศแวดล้อม ดิน น้ำบาดาล น้ำเสีย ฯลฯ ปัจจุบันมีปั๊มความร้อนหลายตัวที่มีของไหลทำงานต่างกัน ความหลากหลายนี้เกิดจากข้อ จำกัด ที่มีอยู่เกี่ยวกับการใช้ปั๊มความร้อนประเภทใดประเภทหนึ่งซึ่งไม่เพียง แต่เกิดจากปัญหาทางเทคนิคเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกฎแห่งธรรมชาติด้วย ปั๊มที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดคือปั๊มที่มีการอัดไอเชิงกล ตามด้วยรอบการดูดซับ และปั๊มรอบแบบแรงคินคู่ ปั๊มที่มีการอัดทางกลนั้นไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากต้องใช้ไอน้ำแห้งซึ่งเกิดจากกลไกของคอมเพรสเซอร์ส่วนใหญ่ การไหลของของเหลวพร้อมกับไอน้ำไปยังช่องอากาศเข้าของคอมเพรสเซอร์อาจทำให้วาล์วเสียหายได้ และโดยทั่วไปแล้วการไหลของของเหลวจำนวนมากเข้าสู่คอมเพรสเซอร์อาจทำให้ปิดการทำงานได้ ปั๊มที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดคือประเภทการดูดซึม กระบวนการทำงานของโรงงานดูดซับนั้นขึ้นอยู่กับการดำเนินการต่อเนื่องของปฏิกิริยาทางความร้อนเคมีของการดูดซับของสารทำงานโดยตัวดูดซับ จากนั้นจึงปล่อย (การคายการดูดซับ) ของตัวดูดซับจากสารทำงาน ตามกฎแล้วตัวแทนที่ทำงานใน พืชดูดซึม น้ำหรือสารละลายอื่นๆ ที่ตัวดูดซับสามารถดูดซับได้ทำหน้าที่เป็นสารดูดซับ สารประกอบและสารละลายที่ดูดซับสารทำงานได้ง่ายสามารถใช้: แอมโมเนีย (NH 3) ซัลฟูริกแอนไฮไดรต์ (SO 2) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2) โซดาไฟ (NaOH) , โซดาไฟ (KOH), แคลเซียมคลอไรด์ (CACl 2) เป็นต้น ตัวอย่างเช่นที่รู้จักกันคือหน่วยปั๊มความร้อน (ed. St. USSR N 1270499, class F 25 B 15/02, 29/00, 1986) ที่มีหน่วยทำความเย็นแบบดูดซับที่มีวงจรสารทำความเย็น, คอนเดนเซอร์, ซับคูลเลอร์, เครื่องระเหยสาร dephlegmator และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียนตลอดจนวงจรน้ำร้อนที่ไหลผ่านคอนเดนเซอร์, ท่อระบายอากาศที่ไหลผ่านโช้คอัพและซับคูลเลอร์อย่างต่อเนื่อง, วงจรน้ำร้อนถูกปิดและรวม dephlegmator ไว้ด้วย มัน. โรงงานยังมีเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสองช่อง - ซับคูลเลอร์ซึ่งเชื่อมต่อด้วยช่องหนึ่งกับวงจรสารทำความเย็นระหว่างซับคูลเลอร์และเครื่องระเหยและอีกช่องหนึ่ง - กับท่อระบายอากาศด้านหน้าตัวดูดซับ การติดตั้งที่อธิบายไว้นั้นยุ่งยากและต้องใช้โลหะมาก เนื่องจากมีส่วนประกอบและระบบที่ทำงานที่แรงดันสูง นอกจากนี้ ความสำเร็จของประสิทธิภาพพลังงานสูงในโรงงานที่รู้จักนั้นใช้แอมโมเนียและสารละลายในน้ำเป็นสารหล่อเย็น ซึ่งเป็นพิษและกัดกร่อน การติดตั้งปั๊มความร้อนที่มีประสิทธิภาพที่สุดคือประเภทหัวฉีดดูดซับ การติดตั้งระบบระบายความร้อนที่เป็นที่รู้จัก (ed. St. USSR N 87623, class F 25 B 15/04, 1949) รวมถึงเครื่องกำเนิดไอน้ำแอมโมเนีย (เครื่องระเหย) ที่เต็มไปด้วยสารละลายแอมโมเนียน้ำที่มีความเข้มข้นสูงพร้อมขดลวดเหล็กอยู่ภายใน ซึ่งไอน้ำถูกจ่ายแรงดันต่ำใช้ในการระเหยแอมโมเนีย, ตัวดูดซับแรงดันสูง (หัวฉีด), ปั๊ม, ระบบความร้อนแบบท่อ, เครื่องกำเนิดไอน้ำสูง, เครื่องทำความร้อนไอน้ำคอนเดนเสทแรงดันต่ำ, คูลเลอร์ซึ่งทำหน้าที่เป็นเครื่องทำความร้อนพร้อมกัน การติดตั้งที่อธิบายไว้ทำให้สามารถเพิ่มแรงดันไอน้ำที่ค่าประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูงได้ เนื่องจากตัวดูดซับของการติดตั้งมีหัวฉีดที่ทำหน้าที่เพิ่มแรงดันที่ได้รับในเครื่องกำเนิดไอแอมโมเนียโดยใช้สารละลายลีนที่ให้มา โดยปั๊มจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า อย่างไรก็ตามในการติดตั้งที่อธิบายไว้จะใช้สื่อที่ก้าวร้าวซึ่งต้องใช้วัสดุพิเศษที่มีความต้านทานการกัดกร่อนสูง ทำให้ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งเพิ่มขึ้นอย่างมาก จุดมุ่งหมายของการประดิษฐ์นี้คือการสร้างการติดตั้งที่เรียบง่าย เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ประหยัดพร้อมประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง ปัญหานี้แก้ไขได้ด้วยการติดตั้งปั๊มความร้อนที่มีตัวแลกเปลี่ยนความร้อน, เครื่องระเหย, ตัวดูดซับหัวฉีด, ปั๊มของเหลว, ถังแยกแรงดัน, เครื่องระเหยและตัวดูดซับหัวฉีดซึ่งตามการประดิษฐ์ เชื่อมต่อกันด้วยเส้นเลือดฝอยอย่างน้อยหนึ่งช่องและเครื่องระเหยทำจากสามช่องซึ่งหนึ่งช่องเชื่อมต่อกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยสายอากาศระบายอากาศและอีกช่องหนึ่งเต็มไปด้วยสารหล่อเย็นคั่นด้วยช่องสูญญากาศที่เชื่อมต่อกับ หัวฉีด-ดูดซับ และเครื่องระเหยประกอบด้วยร่างกายที่มีรูพรุนวางพร้อมกันในฟันผุทั้งหมดเหล่านี้ การออกแบบการเชื่อมต่อระหว่างเครื่องระเหยและตัวดูดซับหัวฉีดในรูปแบบของระบบที่ไม่ต่อเนื่องทางเทอร์โมไดนามิกที่เชื่อมต่อด้วยเส้นเลือดฝอยอย่างน้อยหนึ่งเส้นทำให้สามารถดำเนินการกระบวนการรับความร้อนในบริเวณที่ห่างไกลจากสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ซึ่งเพิ่มความร้อนอย่างมีนัยสำคัญและ การถ่ายโอนมวลในระบบที่อยู่ในการพิจารณา เป็นไปได้ที่จะเชื่อมต่อเครื่องระเหยและตัวดูดซับหัวฉีดกับเส้นเลือดฝอยหลายเส้น ซึ่งจะช่วยเพิ่มผลกระทบของการถ่ายเทความร้อนและมวลในระบบภายใต้การพิจารณา การทำงานของเครื่องระเหยที่มีโพรงแยกอิสระสามช่องและมีรูพรุนวางพร้อมกันในทั้งสามช่องช่วยให้เกิดพื้นผิวการถ่ายเทมวลที่พัฒนาขึ้นระหว่างสารหล่อเย็นและอากาศ (ประมาณ 100-10000 ซม. 2 ใน 1 ซม. 3) เนื่องจาก ซึ่งการระเหยอย่างเข้มข้นของสารหล่อเย็นและความอิ่มตัวของอากาศพร้อมกับการดูดซับความร้อนจำนวนมากที่มาจากตัวกลางที่สร้างความร้อน ขอแนะนำว่าเส้นเลือดฝอยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับเส้นทางว่างเฉลี่ยของโมเลกุลของสารหล่อเย็นในเฟสไอที่ความดันตกค้างที่สร้างขึ้นโดยตัวดูดซับหัวฉีดและอุณหภูมิเท่ากับอุณหภูมิของสารหล่อเย็นของเหลวและความยาวเท่ากับ 10-10 5 เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นเลือดฝอย สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่ามีการถ่ายเทมวลสารหล่อเย็นในทิศทางจากเครื่องระเหยไปยังหัวฉีด-ดูดซับเท่านั้น ขอแนะนำให้สร้างรูพรุนจากรูพรุนสองประเภทซึ่งพื้นผิวของรูพรุนบางส่วนเปียกในขณะที่สารหล่อเย็นไม่เปียก ในกรณีนี้ ตัวเครื่องที่มีรูพรุนสามารถซึมผ่านไปยังของเหลวและอากาศได้พร้อมกัน และจะช่วยให้เกิดพื้นผิวการถ่ายเทมวลที่พัฒนาขึ้นระหว่างสารหล่อเย็นและอากาศภายในตัวเครื่องที่มีรูพรุน สิ่งนี้ทำให้กระบวนการระเหยเข้มข้นขึ้นอย่างมาก อัตราการระเหยในเครื่องระเหยของโครงสร้างตัวที่มีรูพรุนที่อธิบายข้างต้นถึงค่าที่ใกล้เคียงกับอัตราการระเหยในสุญญากาศสัมบูรณ์ ขอแนะนำให้นำท่อความร้อนอย่างน้อยหนึ่งท่อไปยังเครื่องระเหย โดยปลายด้านหนึ่งวางอยู่ในตัวเครื่องที่มีรูพรุน และอีกด้านวางในตัวกลางที่สร้างความร้อน เช่น ในพื้นดิน สิ่งนี้จะกระชับการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างเครื่องระเหยและตัวกลางที่สร้างความร้อน ท่อทางออกของส่วนผสมของไอน้ำแก๊สของถังแยกแรงดันสามารถเชื่อมต่อกับตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งเป็นคอนเดนเซอร์ในการติดตั้งที่อธิบายไว้ สิ่งนี้จะให้ความร้อนและทำให้ความชื้นของอากาศถ่ายเทที่ดูดเข้าไปในเครื่องระเหยจากสิ่งแวดล้อมลดลง ซึ่งจะทำให้กระบวนการระเหยของสารหล่อเย็นในเครื่องระเหยเข้มข้นขึ้น ขอแนะนำให้เชื่อมต่อถังแยกแรงดันกับตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งเป็นคอนเดนเซอร์พร้อมกันในการติดตั้งที่อธิบายไว้ สิ่งนี้จะให้ความร้อนและทำให้ความชื้นของอากาศถ่ายเทที่ดูดเข้าไปในเครื่องระเหยจากสิ่งแวดล้อมลดลง ซึ่งจะทำให้กระบวนการของเครื่องระเหยสารหล่อเย็นในเครื่องระเหยเข้มข้นขึ้น ช่องระเหยที่เต็มไปด้วยตัวพาความร้อนสามารถเชื่อมต่อกับตัวแลกเปลี่ยนความร้อนโดยใช้สายคอนเดนเสทของตัวพาความร้อน วิธีนี้จะช่วยหลีกเลี่ยงการสูญเสียน้ำหล่อเย็นด้วยส่วนผสมของก๊าซไอระเหยที่แยกจากกันในถังแยกแรงดัน และรับประกันการเติมสารหล่อเย็นอย่างต่อเนื่องในเครื่องระเหย รูปที่ 1 แสดงไดอะแกรมของการติดตั้งปั๊มความร้อนที่เสนอ รูปที่ 2 เครื่องระเหยวางอยู่ในตัวเครื่องมีรูพรุนและท่อความร้อน การติดตั้งปั๊มความร้อนที่สร้างสรรค์ประกอบด้วยตัวแลกเปลี่ยนความร้อน 1 (รูปที่ 1) พร้อมหัวฉีด 2, 3 ตามลำดับสำหรับการจ่ายอากาศถ่ายเทและส่วนผสมของไอน้ำอากาศ, เครื่องระเหย 4 ที่เชื่อมต่อกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน 1 โดยสายแก๊สและของเหลว 5, ซึ่งเป็นท่อสองท่อแยกกัน และมีตัวดูดซับหัวฉีดที่มีเส้นเลือดฝอย 7 เชื่อมต่อกับสายดูดของตัวดูดซับหัวฉีด เส้นเลือดฝอยต้องมีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับเส้นทางว่างเฉลี่ยของโมเลกุลของสารหล่อเย็นในเฟสไอที่ความดันตกค้างที่สร้างขึ้นในหัวฉีด-ตัวดูดซับ 6 และอุณหภูมิเท่ากับอุณหภูมิของสารหล่อเย็นของเหลว ความยาวของเส้นฝอยควรอยู่ที่ 10-10 5 ของเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นเลือดฝอย หัวฉีด-ตัวดูดซับ 6 ติดตั้งอยู่บนสายแรงดันของปั๊มของเหลว 8 และเชื่อมต่อกับถังแยกแรงดัน 9 ซึ่งเติม 2/3 ของปริมาตรด้วยตัวพาความร้อนเหลว ถังแยกแรงดันเชื่อมต่อด้วยสาย 10 กับตัวแลกเปลี่ยนความร้อน 1 ผ่านท่อสาขา 3 และสาย 2 ออกแบบมาเพื่อกำจัดตัวพาความร้อนของเหลวด้วยอุปกรณ์ทำความร้อน 12 ซึ่งเชื่อมต่อกับสายดูดของปั๊มของเหลว 7. เครื่องระเหย 4 คือ ทำจากสามช่องอิสระ 13, 14 และ 15 ( รูปที่ 2) ช่อง 13 เชื่อมต่อกับท่อจ่ายอากาศจากตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ช่อง 15 ถูกเติมด้วยตัวพาความร้อนที่เป็นของเหลวและเชื่อมต่อกับท่อจ่ายคอนเดนเสทของตัวพาความร้อนจากตัวแลกเปลี่ยนความร้อน 1 ซึ่งเป็นตัวพาความร้อนด้วยไอคอนเดนเซอร์ด้วย ทำให้สามารถหลีกเลี่ยงการสูญเสียน้ำหล่อเย็นด้วยส่วนผสมของก๊าซและไอ ซึ่งแยกออกจากน้ำหล่อเย็นของเหลวในถังแยกแรงดัน 9 ช่อง 14 เชื่อมต่อโดยใช้เส้นฝอย 7 กับท่อดูดของ หัวฉีด - ตัวดูดซับ 6 ภายในเครื่องระเหย 4 มีรูพรุน 16 ทำในรูปของทรงกระบอกที่มีผนังหนาซึ่งมีรูพรุนสองประเภท - พื้นผิวของรูพรุนประเภทหนึ่งเปียกโดยน้ำหล่อเย็นพื้นผิวของ รูพรุนอีกประเภทหนึ่งไม่ได้ถูกน้ำหล่อเย็นเปียก แต่สามารถซึมผ่านอากาศได้ วัสดุสำหรับตัวรูพรุนจะถูกเลือกขึ้นอยู่กับสารหล่อเย็น ซึ่งสามารถเป็นของเหลวที่ไม่รุนแรงที่มีจุดเดือดที่ความดัน 1 atm ไม่เกิน 150 o C เช่น น้ำ แอลกอฮอล์ อีเทอร์ ไฮโดรคาร์บอน และ ของผสมที่ประกอบด้วยส่วนประกอบตั้งแต่สอง สามส่วนประกอบขึ้นไป ที่ละลายได้ร่วมกัน ระบบเลือกน้ำหล่อเย็นขึ้นอยู่กับว่าห้องใดจำเป็นต้องได้รับความร้อนจากการติดตั้ง สภาพภูมิอากาศ และปัจจัยอื่นๆ ตัวเครื่องที่มีรูพรุน 16 ถูกวางไว้ในเครื่องระเหยในลักษณะที่พื้นผิวสัมผัสกับโพรงทั้งสามนี้ ไปที่เครื่องระเหย 4 สรุปท่อความร้อน 17 ซึ่งปลายด้านหนึ่งวางอยู่ในตัวเครื่องที่มีรูพรุน 16 และอีกด้านในตัวกลางที่สร้างความร้อน เช่น ดิน อาจมีท่อความร้อนหลายท่อ ซึ่งจะเพิ่มการจ่ายความร้อนจากตัวกลางที่มีความร้อนไปยังเครื่องระเหยและทำให้กระบวนการระเหยของสารหล่อเย็นดีขึ้น การติดตั้งปั๊มความร้อนทำงานดังนี้ อากาศจากบรรยากาศผ่านท่อ 3 ของแหล่งจ่ายอากาศเนื่องจากการหายากที่สร้างขึ้นโดยหัวฉีด - ตัวดูดซับในเครื่องระเหย 4 ถูกดูดเข้าไปในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน 1 และผ่านท่อก๊าซ - ของเหลว 5 ผ่านท่ออากาศเข้าสู่ห้อง 13 ของ เครื่องระเหย 4. ภายในตัวเครื่องที่มีรูพรุน 16 ตัวพาความร้อนจะระเหยอย่างเข้มข้นและทำให้ไออากาศอิ่มตัว ในกรณีนี้ ความร้อนของตัวกลางที่สร้างความร้อน เช่น ดิน จะถูกดูดซับ ซึ่งจ่ายให้กับเครื่องระเหยผ่านท่อความร้อน 17 อัตราการระเหยของตัวพาความร้อนภายในตัวที่มีรูพรุนถึงค่าที่เทียบได้กับอัตราการระเหย ในสุญญากาศสัมบูรณ์ 0.3 g/cm 3 s ซึ่งสอดคล้องกับ การไหลของความร้อน 0.75 W/cm 2 ตัวมีรูพรุน อากาศที่อิ่มตัวด้วยไอของสารหล่อเย็นจะถูกดูดเข้าไปในหัวฉีด-ตัวดูดซับ 6 ถึงเส้นเลือดฝอย 7 และสารหล่อเย็นถูกจ่ายโดยปั๊มของเหลว 8 จากอุปกรณ์ทำความร้อน 12 ภายใต้แรงดันและผสมกับส่วนผสมของไอและอากาศ ก่อตัวเป็นอิมัลชันซึ่งก็คือ ฟองอากาศและน้ำหล่อเย็น ในกรณีนี้ ความชื้นที่เป็นไอจะถูกดูดซับโดยของเหลวด้วยการปล่อยความร้อนที่เทียบเท่ากับความร้อนที่ดูดซับในเครื่องระเหย ความร้อนที่ปล่อยออกมาจะใช้เพื่อให้ความร้อนแก่สารหล่อเย็น อิมัลชันที่เกิดขึ้นในหัวฉีด-ตัวดูดซับ 6 จะเข้าสู่ถังแยกแรงดัน 9 ซึ่งจะถูกแยกออกเป็นส่วนผสมของไอน้ำและอากาศและตัวพาความร้อนเหลว จากถังแยกแรงดัน 9 สารหล่อเย็นที่ให้ความร้อนจะไหลโดยแรงโน้มถ่วงเข้าไปในอุปกรณ์ทำความร้อน 12 และอีกครั้งไปยังท่อดูดของปั๊มของเหลว 8 ซึ่งทำให้วงจรของสารหล่อเย็นของเหลวสิ้นสุดลง ส่วนผสมไออากาศจากถังแยกแรงดัน 9 ถึงสาย 10 เนื่องจากมีขนาดเล็ก แรงดันเกินสร้างขึ้นในถังแยกแรงดัน 9 เข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน 1 ผ่านท่อ 3 ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน 1 การดูด อากาศในบรรยากาศและการควบแน่นของไอระเหยของสารหล่อเย็นซึ่งแยกเข้าไปในเครื่องระเหย 4 ดังนั้นหน่วยปั๊มความร้อนที่ประดิษฐ์ขึ้นจึงมีสมรรถนะด้านพลังงานสูงโดยไม่ต้องใช้สารหล่อเย็นที่ก้าวร้าวและเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมซึ่งทำให้การทำงานปลอดภัย น้ำสามารถใช้เป็นตัวพาความร้อนได้ เพื่อให้ความร้อนแก่ห้อง อาคารในสภาพอากาศที่รุนแรง สามารถเติมสารหล่อเย็นที่มีจุดเดือดต่ำเพื่อการระเหยอย่างเข้มข้น และน้ำสามารถไหลผ่านระบบทำความร้อนได้ สำหรับการทำความร้อน เช่น โรงรถ เมื่อไม่ต้องการให้ความร้อนคงที่แม้ในฤดูหนาว แนะนำให้ใช้แอลกอฮอล์หรือสารละลายที่มีจุดเยือกแข็งต่ำเป็นตัวพาความร้อน ซึ่งจะป้องกันไม่ให้ระบบหยุดนิ่งระหว่างการปิดการติดตั้ง . การใช้สารให้ความร้อนที่ไม่ก่อให้เกิดการลุกลามทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุและโลหะผสมพิเศษในการผลิตเครื่อง การติดตั้งบางหน่วย เช่น ถังแยกแรงดัน ท่อเชื่อมต่อสามารถทำจากพลาสติก ยาง และวัสดุอื่นๆ ที่ไม่ใช่โลหะ ซึ่งจะช่วยลดการใช้โลหะได้อย่างมาก การติดตั้งนั้นง่ายในทางเทคนิคในการดำเนินการและการใช้งาน ไม่ต้องการการใช้พลังงานมาก หน่วยสร้างความร้อนมีขนาดกะทัดรัดและสามารถวางในพื้นที่ขนาดเล็กและสามารถใช้ได้ทั้งสำหรับการทำความร้อน ห้องใหญ่อาคารและอาคารขนาดเล็กตลอดจนโรงรถและเมื่อทำงานในวงจรทำความเย็นเพื่อทำให้ห้องใต้ดินเย็นลงในช่วงฤดูร้อน ความเป็นไปได้ของประเภทของตัวพาความร้อนที่มีให้เลือกมากมายทำให้สามารถใช้ยูนิตนี้ได้ในทุกสภาพอากาศ ทั้งหมดนี้เป็นตัวกำหนดต้นทุนในการติดตั้งที่ต่ำ ความปลอดภัยในการใช้งานและการเข้าถึงสำหรับ จำนวนมากผู้บริโภค.

เรียกร้อง

1. หน่วยปั๊มความร้อนประกอบด้วยตัวแลกเปลี่ยนความร้อน, เครื่องระเหย, ตัวดูดซับหัวฉีด, ปั๊มของเหลว, ถังแยกแรงดัน, มีลักษณะเฉพาะที่ตัวเครื่องติดตั้งสายอากาศถ่ายเท, เส้นเลือดฝอยอย่างน้อยหนึ่งเส้นและมีรูพรุน และเครื่องระเหยทำสามช่องโดยหนึ่งช่องเชื่อมต่อกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนโดยสายอากาศระบายอากาศอีกช่องหนึ่งเต็มไปด้วยสารหล่อเย็นและช่องที่สามเชื่อมต่อกับหัวฉีด - ตัวดูดซับในขณะที่ร่างกายมีรูพรุน ถูกวางไว้ในทั้งสามช่อง และเครื่องระเหยและตัวดูดซับหัวฉีดจะเชื่อมต่อกันด้วยเส้นเลือดฝอยอย่างน้อยหนึ่งเส้น 2. การติดตั้งตามข้อถือสิทธิข้อที่ 1 ซึ่งมีลักษณะเฉพาะว่าเส้นเลือดฝอยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับเส้นทางว่างของโมเลกุลของสารหล่อเย็นในเฟสไอที่แรงดันตกค้างที่สร้างขึ้นในหัวฉีด-ตัวดูดซับและอุณหภูมิเท่ากับอุณหภูมิแวดล้อม และ ความยาวของเส้นเลือดฝอยคือ 10 10 5 เส้นผ่านศูนย์กลางของมัน 3. การติดตั้งตามข้อถือสิทธิข้อที่ 1 ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือตัวที่มีรูพรุนประกอบด้วยรูพรุนสองประเภท ซึ่งพื้นผิวบางส่วนจะเปียก ส่วนประเภทอื่นๆ จะไม่ทำให้น้ำหล่อเย็นเปียก 4. การติดตั้งตามข้อถือสิทธิข้อที่ 1 ซึ่งมีลักษณะเด่นตรงที่ท่อความร้อนอย่างน้อยหนึ่งท่อเชื่อมต่อกับเครื่องระเหย ปลายด้านหนึ่งวางอยู่ในตัวเครื่องที่มีรูพรุน และอีกท่อหนึ่งในตัวสร้างความร้อน 5. การติดตั้งตามข้อถือสิทธิข้อที่ 1 ซึ่งมีลักษณะเด่นตรงที่ถังแยกแรงดันเชื่อมต่อกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน 6. การติดตั้งตามข้อถือสิทธิข้อที่ 1 ซึ่งมีลักษณะเด่นตรงที่มีท่อคอนเดนเสทของสารหล่อเย็น ซึ่งช่องระเหยสารที่มีสารหล่อเย็นเชื่อมต่อกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

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 อุตสาหกรรมและที่อยู่อาศัย 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

♦ โอกาสในการใช้เทคโนโลยีการแปลงแบบก้าวหน้าที่สะสมอยู่ในการสร้างเครื่องยนต์อากาศยาน

ในเงื่อนไขของความสัมพันธ์ทางการตลาด ตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจที่สำคัญที่สุดของประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าคือต้นทุนและความสามารถในการทำกำไรของพลังงานที่ผลิตได้ (โดยคำนึงถึงข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม) และด้วยเหตุนี้ การลดระยะเวลาคืนทุนของ โรงไฟฟ้า.

เกณฑ์หลักในการปฏิบัติตามข้อกำหนดเหล่านี้ ได้แก่

♦ บรรลุปัจจัยการใช้เชื้อเพลิงสูงสุดที่เป็นไปได้ (FUFR) ในโรงไฟฟ้า (อัตราส่วนของพลังงานที่มีประโยชน์ต่อพลังงานเชื้อเพลิง);

♦ การลดต้นทุนทุนและเงื่อนไขการก่อสร้างโรงไฟฟ้าสูงสุดที่เป็นไปได้

เกณฑ์ข้างต้นถูกนำมาพิจารณาเมื่อใช้งาน HPP รุ่นใหม่

ครั้งแรกสำหรับ การปฏิบัติจริงสำหรับ HPP ขนาดใหญ่ ขอเสนอให้ใช้ไอน้ำ (R718) เป็นสารทำงาน แนวคิดในการใช้ไอน้ำสำหรับ HPP ไม่ใช่เรื่องใหม่ (นอกจากนี้ W. Thomson ยังเคยใช้เมื่อแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของเครื่องจักรจริงเครื่องแรกในปี 1852 - ed.) อย่างไรก็ตาม เนื่องจากไอน้ำมีปริมาตรจำเพาะที่มีนัยสำคัญที่อุณหภูมิต่ำ (เมื่อเทียบกับสารทำความเย็นแบบเดิม) จึงยังไม่มีการสร้างเครื่องอัดไอน้ำสำหรับใช้ในการอัด HPPs

ข้อได้เปรียบหลักของการใช้ไอน้ำเป็นสารทำงานสำหรับ HPP เมื่อเปรียบเทียบกับสารทำความเย็นแบบเดิม (ฟรีออน บิวเทน โพรเพน แอมโมเนีย ฯลฯ) ได้แก่

1. ความสะอาดของระบบนิเวศ ความปลอดภัย และความสะดวกในการบำรุงรักษาเทคโนโลยี ความพร้อมใช้งาน และต้นทุนต่ำของของเหลวทำงาน

2. คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์สูงเนื่องจากองค์ประกอบ HPP ที่แพงที่สุด (คอนเดนเซอร์และเครื่องระเหย) มีขนาดกะทัดรัดและราคาถูก

3. อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญต่อผู้บริโภค (สูงถึง 100 °C ขึ้นไป) เทียบกับ 70-80 °C สำหรับ freons;

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 กับแหล่งเฉพาะของแหล่งที่มีศักยภาพต่ำและความต้องการของผู้ใช้ความร้อนสำหรับการใช้สารหล่อเย็นที่จัดหาให้

สำหรับการใช้งานจริงของ HPI ขนาดใหญ่เกี่ยวกับไอน้ำ ขอแนะนำให้ใช้เครื่องอัดอากาศตามแนวแกนของเครื่องบินที่มีจำหน่ายทั่วไป AL-21 ซึ่งมีดังต่อไปนี้ คุณสมบัติที่สำคัญเมื่อใช้ไอน้ำ:

♦ ผลผลิตเชิงปริมาตรขนาดใหญ่ (สูงถึง 210,000 m3/h) ด้วยความเร็วโรเตอร์ของคอมเพรสเซอร์ประมาณ 8,000 รอบต่อนาที

♦มี 10 ขั้นตอนที่ปรับได้เพื่อให้แน่ใจว่า งานที่มีประสิทธิภาพคอมเพรสเซอร์ในโหมดต่างๆ

♦ ความสามารถในการฉีดน้ำเข้าไปในคอมเพรสเซอร์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ รวมถึงการลดการใช้พลังงาน

นอกจากนี้ เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือของการดำเนินงานและลดต้นทุนการดำเนินงาน จึงมีการตัดสินใจเปลี่ยนตลับลูกปืนเม็ดกลมเป็นตลับลูกปืนธรรมดาโดยใช้แทนตลับลูกปืนแบบเดิม 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

♦ ออกกำลัง การออกแบบที่แข็งแกร่งแบริ่งธรรมดาของคอมเพรสเซอร์บนน้ำ

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:

♦ ไดรฟ์เทอร์โบในตัวที่มีกำลังไฟสูงถึง 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 HPS ได้อธิบายไว้ใน หลากหลายชนิดสำหรับความต้องการของระบบจ่ายความร้อน สถานประกอบการอุตสาหกรรม และที่อยู่อาศัยและบริการชุมชน

จากการทดสอบจริงของ HPI ที่ CHPP-28 ของ OAO Mosenergo มี 2 รูปแบบเฉพาะสำหรับการถ่ายเทความร้อนเหลือทิ้งไปยังหอทำความเย็นด้วยความช่วยเหลือของ HPI ไปยังเครือข่ายการทำความร้อน น้ำเครือข่าย).

วิธีสร้างปั๊มความร้อนอัดประสิทธิภาพสูงบนไอน้ำเมื่อใช้เป็นแหล่งความร้อนคุณภาพต่ำในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 30 ถึง 65 °C ด้วยเครื่องขับกังหันก๊าซของคอมเพรสเซอร์และการใช้ความร้อนของก๊าซไอเสียจาก วิเคราะห์กังหันก๊าซ ผลการศึกษาความเป็นไปได้แสดงให้เห็นว่า ต้นทุนความร้อนที่เกิดจาก HPP สามารถลดลงได้หลายเท่า (และ KIT สูงขึ้นหลายเท่า) เมื่อเทียบกับการสร้างความร้อนแบบเดิมที่ CHP

ในการวิเคราะห์ประสิทธิผลของการใช้ปั๊มความร้อนใน ระบบรวมศูนย์การจ่ายน้ำร้อน (DHW) แสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพนี้ขึ้นอยู่กับอัตราค่าไฟฟ้าในปัจจุบันสำหรับผู้ให้บริการพลังงานและอุณหภูมิของความร้อนเกรดต่ำที่ใช้อย่างมาก ดังนั้นปัญหาการใช้ HPI จะต้องได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบโดยคำนึงถึงเงื่อนไขเฉพาะทั้งหมด

TNU เป็น แหล่งอื่น DHW ของผู้บริโภคเครื่องทำความร้อนในเขตใน ระยะเวลาทำความร้อน

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 ในช่วงระยะเวลาการให้ความร้อนในโหมดการระบายอากาศที่มีอุณหภูมิไอน้ำที่ทางออก 30-35 °C) มูลค่ารวมของความร้อนนี้อยู่ที่ประมาณ 2.5 พันเมกะวัตต์

ขณะนี้ใน ความต้องการ DHWภูมิภาคมอสโกใช้ความร้อนประมาณ 5,000 เมกะวัตต์ (ประมาณ 0.5 กิโลวัตต์ต่อ 1 คน) ปริมาณความร้อนหลักสำหรับการจ่ายน้ำร้อนมาจาก CHPP ผ่านระบบทำความร้อนแบบอำเภอและดำเนินการที่สถานีทำความร้อนกลางของเครือข่ายทำความร้อนในเมืองมอสโก 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)

โดยธรรมชาติเมื่อมี 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 (แทนที่จะให้ความร้อนแบบเดิมด้วยไอน้ำแบบคัดเลือกจากเทอร์ไบน์) จากนั้นจึงถ่ายเทความร้อนเหลือทิ้งไปยังระบบทำความร้อนที่ส่งกลับ (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 ) เทียบกับ วิธีดั้งเดิมรุ่นที่ CHPP ของ OAO Mosenergo

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าในปัจจุบันเซลล์เชื้อเพลิงที่มีต้นทุนหลักซึ่งคำนวณตามที่เรียกว่า "วิธีการแยกเชื้อเพลิงทางกายภาพเป็นไฟฟ้าและการผลิตความร้อน" นั้นสูงกว่า 400 รูเบิล/Gcal อย่างมีนัยสำคัญ (อัตราค่าไฟฟ้าสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง) 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

* - ความร้อนเพิ่มเติมในกระบวนการใช้ความร้อนของก๊าซไอเสียจากหน่วยขับเคลื่อนกังหันก๊าซ สามารถใช้เพื่อแทนที่ความร้อนบางส่วนจากโรงงาน 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. ปัญหาการสร้างโรงงานอัดไอที่มีประสิทธิภาพสูงของคนรุ่นใหม่ 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 2543 ลำดับที่ 1 ส. 33-36

7. Protsenko V. P. เกี่ยวกับแนวคิดใหม่ของการจ่ายความร้อนให้กับ 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

ปั๊มความร้อนเป็นระบบทำความร้อนแบบสมบูรณ์ที่สามารถให้ความร้อนได้ บ้านส่วนตัวไม่เลวร้ายไปกว่าความร้อนที่เราคุ้นเคย เป็นที่ชัดเจนว่าในการทำให้ปั๊มทำงาน คุณต้องติดตั้งให้ถูกต้องก่อน

ปั๊มความร้อนทั้งหมดขึ้นอยู่กับแหล่งความร้อนตามธรรมชาติ แบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก: น้ำบาดาล น้ำ-น้ำ อากาศ-น้ำ

การติดตั้งแต่ละประเภทมีความแตกต่างและคุณสมบัติของตัวเอง - เพียงพอ โครงสร้างที่ซับซ้อนและการติดตั้งเป็นกระบวนการที่ลำบากซึ่งต้องได้รับการติดต่อด้วยความรับผิดชอบอย่างสูง ในบทความเราจะพิจารณาสิ่งที่คุณต้องใส่ใจเมื่อติดตั้งปั๊มความร้อนประเภทต่างๆ

กฎการติดตั้งปั๊มความร้อนจากพื้นดินสู่น้ำ

แผนผังการทำงานของปั๊มของระบบ "ดิน - น้ำ" (คลิกเพื่อดูภาพขยาย)

พื้นดินเป็นแหล่งความร้อน เมื่อลงไปที่พื้น 5 เมตร คุณจะเห็นว่าอุณหภูมิที่นั่นเกือบเท่ากันตลอดทั้งปี (ในภูมิภาคส่วนใหญ่ของรัสเซียคือ 8-10 °C)

ด้วยเหตุนี้การทำความร้อนจะมีประสิทธิภาพสูง ระบบทำงานดังนี้: เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภาคพื้นดินที่ตั้งอยู่บนพื้นดินรวบรวมพลังงานซึ่งสะสมอยู่ในน้ำหล่อเย็นหลังจากนั้นจะเคลื่อนไปที่ปั๊มความร้อนและส่งคืน

แผนผังของปั๊มของระบบ "น้ำ - น้ำ" (คลิกเพื่อดูภาพขยาย)

พลังงานส่วนหนึ่งที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ยังคงอยู่ใต้น้ำ โดยเฉพาะในเสาน้ำ วางท่อพิเศษที่มีน้ำหนักลงที่ด้านล่างของอ่างเก็บน้ำหรือในดินด้านล่าง

อุณหภูมิสูงของสารหล่อเย็นในฤดูหนาวให้ประสิทธิภาพและการถ่ายเทความร้อนที่มากขึ้นแต่อนิจจามันไม่เหมาะสำหรับการติดตั้งในบ้านส่วนตัว

มากหรือน้อยสำหรับ บ้านหลังเล็กเหมาะสมกับตัวอีกด้วย เครื่องสูบน้ำแบบพิเศษจะสูบน้ำจากบ่อน้ำไปยังเครื่องระเหย หลังจากนั้นน้ำจะถูกระบายไปยังอีกบ่อหนึ่งที่อยู่ด้านล่างของแม่น้ำ และไหลลงสู่ชั้นใต้ดินลึก 15 เมตร

คำแนะนำจากผู้เชี่ยวชาญ:ก่อนใช้ระบบน้ำ-น้ำ จำเป็นต้องป้องกันไม่ให้เศษขยะเข้าไปในเครื่องระเหยและป้องกันสนิม รวมทั้งติดตั้งตัวกรอง หากน้ำอุดมไปด้วยเกลือก็จำเป็นต้องมีตัวแลกเปลี่ยนความร้อนระดับกลางที่มีการหมุนเวียนอยู่ในนั้น น้ำสะอาดหรือสารป้องกันการแข็งตัว

อย่างไรก็ตาม หากน้ำจากบ่อน้ำระบายได้ไม่ดี ปั๊มอาจเกิดน้ำท่วมเล็กน้อยและน้ำท่วมได้

กฎการติดตั้งปั๊มความร้อนแบบอากาศสู่น้ำ

แผนภาพการทำงานของปั๊มลมสู่น้ำ (คลิกเพื่อดูภาพขยาย)

เป็นที่นิยมน้อยกว่าน้ำบาดาลเนื่องจากในฤดูหนาวไม่สามารถเอาความร้อนออกจากอากาศได้เพียงพอ -20 °C - ขีด จำกัด ของปั๊มความร้อนหลังจากนั้นเครื่องกำเนิดความร้อนเพิ่มเติมเริ่มทำงาน

รูปแบบการติดตั้งพื้นฐาน:

1. โครงสร้างแบบโมโนบล็อกถูกติดตั้งภายในอาคาร อุปกรณ์ทั้งหมดถูกประกอบเข้าด้วยกันในตลับเดียวท่ออากาศที่ยืดหยุ่นได้เชื่อมต่อกลไกกับถนน นอกจากนี้ยังมีการสร้างโมโนบล็อกภายนอก
2. เทคโนโลยี Split ประกอบด้วยสองช่วงตึกที่เชื่อมต่อกัน

แห่งหนึ่งตั้งอยู่ริมถนน อีกแห่งหนึ่งอยู่ในอาคาร ในอันแรกมีการติดตั้งพัดลมพร้อมเครื่องระเหยและในอันที่สอง - ระบบอัตโนมัติและคอนเดนเซอร์ สามารถติดตั้งคอมเพรสเซอร์ได้ทั้งในร่มและกลางแจ้ง

รับทราบ:เมื่อเลือกปั๊มความร้อนจากแหล่งอากาศ โปรดจำไว้ว่าเมื่ออากาศเย็น พลังงานจะสูญเสียไปเกือบครึ่งหนึ่ง

ในปั๊มความร้อนประเภทนี้ใหม่ มีการแนะนำฟังก์ชันที่ช่วยให้คุณสามารถรวบรวมความร้อนจากห้อง การปล่อยการระบายอากาศ และ ก๊าซไอเสีย. ด้วยเหตุนี้จึงทำให้ห้องร้อนและทำให้น้ำร้อนไหลได้

เมื่อซื้อปั๊มความร้อน คุณต้องให้ความสำคัญกับความต้องการเฉพาะของบ้านคุณ

ตามหลักการแล้ว คุณจำเป็นต้องรู้การสูญเสียความร้อนของบ้านและสภาพอากาศของที่อยู่อาศัย ข้อมูลเหล่านี้มีความสำคัญในการเลือกกำลังและรุ่นของปั๊มความร้อนที่เหมาะสม

แต่คุณต้องจำไว้ว่าเมื่อเลือกปั๊มความร้อนแล้ว คุณต้องเลือกส่วนประกอบทั้งหมดของระบบทำความร้อนที่ปั๊มความร้อนทำงานอย่างถูกต้องด้วย

เป็นไปไม่ได้ที่จะหาปั๊มความร้อนแบบสากล เนื่องจากระบบทำความร้อนแต่ละระบบมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว
อย่างไรก็ตาม ระบบทำความร้อนทั้งหมดที่มีอุปกรณ์นี้มีเกณฑ์ทั่วไปที่ส่งผลต่อรูปแบบการเชื่อมต่อปั๊มความร้อน:

• การปรากฏตัวของแหล่งความร้อนเพิ่มเติม (หม้อไอน้ำร้อน, แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์, เตา);
• การปรากฏตัวของวงจรน้ำ (พื้นอุ่น, ชุดคอยล์พัดลม, หม้อน้ำ);
• ความจำเป็นในการจัดหาน้ำร้อน
• การมีเครื่องปรับอากาศ
• การมีอยู่ของระบบระบายอากาศ
• ประเภทของปั๊มความร้อน

หากคุณคำนึงถึงความแตกต่างเหล่านี้และความต้องการส่วนบุคคลของคุณ คุณสามารถสร้าง ทางเลือกที่เหมาะสมและเป็นเจ้าของระบบทำความร้อนที่เชื่อถือได้ ทนทาน และประหยัด

ดูวิดีโอซึ่งแสดงขั้นตอนการติดตั้งปั๊มความร้อนทั้งหมด: