Енергетична оцінка теплового насоса

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Енергетичну ефективність компресійних ТН оцінюють за допомогою коефіцієнта перетворення (КОП). що представляє собою відношення теплопродуктивності до споживаної потужності:

Ефективність абсорбційних ТН також оцінюється за допомогою коефіцієнта перетворення, але в цьому випадку він виражається відношенням теплопродуктивності на термічну приводну потужність, причому теплопродуктивність складається з теплової потужності конденсатора і теплового потоку, який виділяється при абсорбції:

Компресійні й абсорбційні ТН працюють на різних джерелах енергії, тому енергетичне порівняння коефіцієнта перетворення з коефіцієнтом тепловикористання можливо тільки з урахуванням коефіцієнта корисної дії в устроях для одержання енергії. Базою для порівняння служить первинна енергія, необхідна для здійснення розглянутих процесів. До первинних енергоносіїв відносять енергоносії, одержувані в установках, що працюють на органічному або ядерному паливі, і не піддані ніяким енергетичним перетворенням. Під первинною енергією розуміють енергію первинного енергоносія.

Коефіцієнт використання первинної енергії - відношення корисної енергії до підведеної первинної енергії. Корисна - енергія, що надходить у розпорядження споживачів після останнього технічного перетворення й використається для технологічних потреб.

Коефіцієнт використання первинної енергії (КПЄ) ураховує не тільки КОП, але й ККД перетворення первинної енергії в роботу приводу компресора. КПЕ особливо важливий при розгляді теплових насосів, до яких підводять тільки тепло. У їхніх комбінованих схемах потоки тепла й роботи не завжди помітні. КПЕ можна представити як відношення:

При застосуванні теплового насоса як джерела теплоти показує, наскільки ТН вигідний у порівнянні зі звичайним водогрійним (паровим) котлом. Так, якщо, за привід взяти двигун дизеля з т = 0,4, то КПЕ = 0,4 * 3,1 = 1,24. Інакше кажучи, тепловий насос дає на 24 % більше тепла, чим пряме спалювання палива. Якщо ж додатково використати 35 % первинної енергії, що перетворилася в тепло на вихлопі й у радіаторі дизеля, то КПЕ відповідно зросте й складе КПЕ = 1,24 + 0,35 = 1,59. З порівняння наведених даних з КПЕ = 0,7 0,8 звичайної системи теплопостачання з котельні, витікає, що тепловий насос дає вдвічі більше корисного тепла на одиницю використаного палива.

Для компресійних ТН з електроприводом коефіцієнт використання первинної енергії:

для абсорбційного ТН:

де То - температура випару; Т - температура конденсації; V - ступінь термодинамічної досконалості реального процесу.

Виходячи з останнього рівняння на рис. 1 представлені дані розрахунків коефіцієнтів перетворення циклу Карно й реальних циклів дійсних теплонасосних установок залежно від різниці між температурою конденсації Тк й температурою кипіння Т0.

Рис. 1. Коефіцієнти перетворення є і єк в залежності від різниці АТ = ТК-Т0: а - цикл Карно; б - реальні цикли

конденсація компресійний теплонасосний електропривід

Як видно з рис. 1, коефіцієнти перетворення дійсних установок більше мінімального значення, необхідного при заміні традиційних типів установок опалення (І...2,5). Розрахунки, виконанні для ряду ТН, дозволяють вважати, що строки окупності первинної енергії завжди дуже малі - безумовно нижче строку окупності капіталовкладень. У цілому на основі енергетичної оцінки ТН за допомогою коефіцієнтів перетворення й тепловикористання можна розрахувати ступінь використання первинної енергії Й, отже, дати енергетичну оцінку з господарських позицій, визначати строк окупності первинної енергії й знаходити коефіцієнти перетворення, безумовно перевищуючі мінімальне значення.

З рис. 1 слідує, що зі зменшенням різниці температур коефіцієнт перетворення зростає. Температура кипіння залежить насамперед від температури джерела тепла Тц, а температура конденсації визначає робочу температуру, наприклад у лінії, що подає, опалювальної мережі Ти.

Таким чином, висока енергетична ефективність ТН досягається при незначній різниці температур джерела тепла й робочої температури. Використання теплоти, що відходить, і особливо енергії навколишнього середовища за допомогою теплового насоса не вимагає великих витрат приводної енергії при незначній різниці між робочою температурою й температурою навколишнього середовища - в інтервалі від 40 до 50 °С.

Размещено на Allbest.ru