На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Тепловые насосы

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 16.07.2012. Сдан: 2011. Страниц: 9. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


    Тепловые  насосы

   Тепловые  насосы известны давно и считаются  изделием эффективным, надежным, срок службы которого никак не меньше, а  иногда и больше, чем у другого  вентиляционно-отопительного оборудования . Их уже всерьез рассматривают в качестве следующего шага на пути развития отопления, все более ориентирующегося на требования окружающей среды. Несмотря на то что в Европе они достаточно широко применяются, остаются еще широкие возможности для их распространения как в новом строительстве, так и в реконструируемом жилом фонде на смену традиционным отопительным котлам. В данной статье мы хотели бы рассмотреть  подробнее, что же такое тепловой насос, каковы его потребительские свойства, сферы применения и возможные перспективы роста спроса.
   До сегодняшнего дня тепловой насос представлялся главным образом как агрегат или некая система, предназначенная в первую очередь для кондиционирования воздуха, способная также обеспечить определенную отопительную мощность, в большей или меньшей степени удовлетворяющую потребности в тепле в зимний период. На самом деле характеристики этого оборудования стремительно меняются, и уже во многих странах Европы тепловой насос сменил, что называется, «ориентацию»: первым делом потребности в тепле, а охлаждение – потом. Больше того, зачастую тепловой насос уже используется только для отопления. 
     

   Такая смена  потребительской ориентации обусловлена  произошедшей за последние два десятилетия  трансформацией подходов западного  мира:
   • озабоченностью качеством воздуха, необходимостью решения проблемы парникового эффекта, создаваемого отопительными системами;
   • поиском  альтернативных экологических решений  на смену традиционному отоплению  посредством сжигания ископаемого  топлива;
   
   • повышением эффективности и надежности тепловых насосов вследствие эволюции рефрижераторных технологий, разработки новых спиральных (англ. – scroll) компрессоров и пр.;
   • уменьшением  вредного воздействия рефрижераторных  систем на среду вследствие разработки новых хладагентов HFC.
   Первые  два фактора в наибольшей степени способствовали росту внимания к использованию альтернативных источников энергии, в частности, солнечной. Однако, несмотря на многообещающие результаты, альтернативные источники энергии пока еще не вышли на уровень оптимального соответствия ожиданиям массового потребителя.
   В этом смысле большие надежды подают именно тепловые насосы, их распространение выражается уже весьма внушительными цифрами. Достаточно сказать, что в Италии по данным на 1996 год общее число  установленных тепловых насосов  составляло 800 000, главным образом – реверсивных сплит-кондиционеров.
   Такое негласное  приятие тепловых насосов, не требующее  масштабных кампаний по ознакомлению с системой широкой публики, полагаем, есть наилучшее подтверждение того, что сама система вполне приемлема для потребителя и может получить дальнейшее распространение, включая такие применения, где до сих пор она вряд ли предполагалась. 

   1.2Категории, виды и функции тепловых насосов
   Существуют  самые разные варианты классификации  тепловых насосов. Здесь мы ограничимся делением систем по их оперативным функциям на четыре основных категории:
   • Тепловые насосы только для отопления, применяемые  для обеспечения комфортной температуры  в помещении и/или приготовления  горячей санитарной воды.
   
   Существует  обширное поле деятельности по замене котлов низкотемпературных отопительных систем на основе теплоизлучающих полов или стеновых панелей либо вентиляционно-конвекторными, либо тепловентиляционными установками. Перспективы замены чрезвычайно интересны, поскольку существующий административно-жилой фонд, как правило, испытывает определенные проблемы с дымоотводами и дымоходами и проблемы безопасности в целом.
   Тепловой  насос, который в принципе не имеет  таких проблем, представляется в  этих случаях идеальным вариантом  замены.
   • Тепловые насосы отопительные и холодильные, применяемые для кондиционирования  помещений в течение всего  года.
   Наиболее  распространенными являются реверсивные  аппараты класса «воздух-воздух». Тепловые насосы средней и большой мощности для сооружений сферы обслуживания используют гидравлические контуры для распределения тепла и холода и при этом могут обеспечивать оба рабочих режима одновременно.
   • Интегрированные  системы на основе тепловых насосов, обеспечивающие отопление помещений, охлаждение, приготовление горячей санитарной воды и иногда утилизацию отводимого воздуха.
   Подогрев  воды может осуществляться либо отбором  тепла перегрева подаваемого  газа с компрессора, либо комбинацией  отбора тепла перегрева и использования  регенерированного тепла конденсатора.
   Использование только отбора тепла перегрева целесообразно, когда требуется только отопление  помещений.
   Тепловые  насосы, предназначенные исключительно  для приготовления горячей санитарной воды, зачастую в качестве источника  тепла используют воздух среды, но равным образом могут использовать и отводимый воздух.
   Тепловые  насосы бывают как моновалентные, так  и бивалентные.
   Различие  между двумя видами состоит в  том, что моновалентные насосы рассчитаны таким образом, чтобы полностью  покрывать годичную потребность в отоплении и охлаждении.
   
   Напротив, бивалентные тепловые насосы рассчитаны, чтобы полностью покрыть потребность  в охлаждении и только в объеме от 20 до 60% тепловую нагрузку зимнего  периода и от 50 до 95% сезонной отопительной потребности.
   У бивалентных тепловых насосов пиковая нагрузка покрывается за счет дополнительных источников отопления, чаще всего газовых или жидко-топливных котлов.
   В жилом  фонде в странах Южной Европы тепловые насосы зачастую относятся  к классу реверсивные «воздух-воздух» (главным образом, разводные либо моноблок, при этом и те, и другие с прямой подачей воздуха).
   Справедливости  ради надо сказать, что постепенно ширится  предложение тепловых насосов класса реверсивные «воздух-вода», чаще всего  поставляемых в комплекте с расширительным баком и насосным агрегатом.
   По отдельному заказу поставляется накопительный  резервуар. Такие насосы можно врезать  непосредственно в существующие водопроводные системы, обеспечивающие отопление посредством теплых полов  или стеновых панелей, взамен отопительных котлов.
   В новостройках тепловые насосы класса «воздух-воздух»  отлично сочетаются с вентиляционно-конвекторными  системами при работе и в летний, и в зимний периоды.
   В Германии и других странах Северной Европы только для отопления распространены тепловые насосы, которые используют тепло, содержащееся в грунте. Диапазон тепловой мощности разработанных моделей самый широкий – от 5 до 70 кВт. В торгово-административных зданиях системы на основе тепловых насосов могут быть с централизованным распределением воздуха либо с приготовлением горячей/холодной воды, распределяемой по одному или нескольким водопроводным контурам.
   При наличии  нескольких отдельных зон обслуживания для обеспечения индивидуальной «участковой» климатизации в здании устанавливается соответствующее число тепловых насосов.
   
   В зданиях  средних и больших размеров эффективной  будет закрытая водяная кольцевая  система, включающая столько реверсивных  тепловых насосов, сколько имеется  участков или помещений для обслуживания.
   У тепловых насосов нового поколения охлаждающая жидкость уже почти повсеместно заменяется на R 407C. Стандарты по тепловым насосам
   
    
   1.3 Преимущества и ограничения замкнутых водяных систем
   Данные  системы применяются главным  образом в зданиях, где имеется  множество помещений: административные здания, жилые дома, гостиницы, мотели, торговые центры и пр. В торговых центрах их стали применять не так давно. На самом деле кольцевые водяные системы известны с 1960 года. Накопленный с тех пор опыт эксплуатации показывает, что по своей надежности они вполне могут соперничать с традиционными системами.
   В Соединенных  Штатах их доля на рынке охватывает 4%, что составляет более миллиона установленных агрегатов. На 60% их использование  идет в новом строительстве, остальные 40% – в реконструируемом. В Европе такие системы только появились. 

   1.4 Принцип действия
   Кольцевая водяная система состоит из некоторого количества автономных реверсивных  кондиционирующих теплонасосных установок  типа «вода-воздух», соединенных, как  правило, в замкнутый гидравлический контур  двумя трубопроводами – прямым и обратным.
   В состав системы  входят также градирня и теплогенератор (котел).
   
   В замкнутом  контуре циркулирует горячая  вода, ее температура в течение  всего года поддерживается на уровне от 18 до 32°С. Вода питает кондиционеры. Замкнутый водяной контур работает и как источник тепла, из которого потребляют энергию системные агрегаты, находящиеся в режиме теплового насоса, и как источник холода, куда агрегаты в режиме охлаждения «сбрасывают» тепло. Если число агрегатов, находящихся в режиме отопления, равно числу агрегатов, работающих на охлаждение, то система самоуравновешивается, для нее не требуется тепловая энергия извне и отпадает необходимость перерабатывать тепло. Во всех остальных случаях системе может требоваться либо дополнительное тепло, либо отвод излишнего тепла наружу. На практике в зимний период, когда температура воды стремится опуститься ниже уровня 21°С, включается котел дополнительного обогрева, и, наоборот, летом, когда температура превышает 29°С, включается охлаждающая башня. 

   1.5 Преимущества
   Основные  преимущества замкнутых теплонасосных  систем:
   • непрерывность  работы системы: даже если выйдут из строя  один или несколько агрегатов, их изолируют и будут восстанавливать, что никак не повлияет на работу остальных;
   • одновременная  возможность обеспечения охлаждения и отопления: тепловые насосы класса «вода-воздух», подключенные к водопроводному контуру, в зависимости от потребностей пользователей обеспечивают тепло  или охлаждение;
   • КПД тепловых насосов класса «вода-воздух» процентов на 20–30 выше, чем КПД конденсирующих воздушных агрегатов, соответственно, ниже энергопотребление. 

   1.6 Недостатки
   Основными недостатками такого рода систем являются:
   • шум, генерируемый автономными агрегатами, установленными в помещении;
   
   • пространство, забираемое в помещении под установку  агрегата;
   • в случае необходимости проведения работ  по техническому обслуживанию агрегата такие работы проводятся непосредственно  в обслуживаемом помещении.
   Нормативы UNI по тепловым насосам
   
   
   Стандарты ARI по тепловым насосам
   (ARI – Институт  кондиционирования и холодильного  оборудования)
   
    Тепловые  насосы в Европе –  сколько и какие?
   По данным на 1997 год из 90 миллионов тепловых насосов, установленных в мире, примерно только 5%, или 4,28 миллиона аппаратов, смонтировано в Европе. Совсем немного по сравнению с 57 миллионами систем, имеющихся в Японии, где такое оборудование является основным в обеспечении отопления жилого фонда.
   В Соединенных  Штатах насчитывается 13,5 миллионов  установленных агрегатов, а еще только развивающийся китайский рынок достиг уровня 10 миллионов систем.
   
   Подобное  нерасположение Европы к тепловым насосам  имеет свои причины, однако, в последнее  время отношение начинает меняться. Примерная оценка числа тепловых насосов, установленных в главных странах Сообщества в жилом фонде, торгово-административных и промышленных сооружениях, приводится в табл. А. Львиную долю составляют страны Южной Европы: Испания, Италия и Греция.
   В жилом  фонде имеется три миллиона установленных тепловых насосов. Однако по степени охвата показатель довольно скромный – что-то около 1%. Хотя очевидно, что установленные в торгово-административном фонде 1,2 миллиона агрегатов, составляя абсолютное наименьшее значение, будут иметь несколько больший охват. 

    Виды  установленных систем
   Примерно 77% установленных в Европе тепловых насосов используют наружный воздух в качестве источника тепла, хотя в Швеции, Швейцарии и Австрии  преобладают тепловые насосы, забирающие тепло из грунта по заглубленному  змеевиковому теплообменнику: данные по этим странам составляют соответственно 28, 40 и 82%. В Северной Европе зачастую тепловые насосы применяются только для отопления и приготовления горячей санитарной воды.
   В большинстве  случаев в качестве жидкого теплоносителя используется низкотемпературная вода, питающая радиаторы и теплые (излучающие) полы.
   По данным недавнего опроса, проведенного одним  из крупнейших мировых производителей холодильных компрессоров, общий  объем производства тепловых насосов  класса «воздух-вода», предназначенных только для отопления взамен отопительных газовых и жидко-топливных котлов, составит в Европе 13 000 в 2001 году, 25 000 в 2002 году и 35 000 в 2003 году.
   
   Системы класса «воздух-воздух», главным образом  раздельные (англ. – split) реверсивные, преобладают в Южной Европе: Италии, Испании и Греции. В этих странах, однако, выбор системы на основе теплового насоса зачастую обусловлен необходимостью кондиционирования воздуха в летний период. Впрочем, в регионах, лежащих еще южнее, и на островах такие системы часто полностью обеспечивают отопительные потребности в зимний период.
     

    Источники тепла
   Тепловые, энергетические и экономические  характеристики тепловых насосов тесно  взаимоувязаны с характеристиками источников, откуда насосы черпают  тепло.
   Идеальный источник тепла должен давать стабильную высокую температуру в течение  отопительного сезона, быть изобильным, не быть коррозийным и загрязняющим, иметь благоприятные теплофизические  характеристики, не требовать существенных инвестиций и расходов по обслуживанию.
   В большинстве  случаев имеющийся источник тепла  является ключевым фактором, определяющим эксплуатационные характеристики теплового  насоса. В табл. 1 приведены температурные  показатели, типичные для наиболее распространенных источников тепла.
   
   Наружный  и отводимый воздух, почва и  подпочвенная вода представляют источники  тепла, широко используемые в небольших  системах на базе тепловых насосов, тогда  как морская, озерная и речная вода, геотермические источники и  грунтовые воды применяются для систем большой мощности.
      

   4.1 Воздух
   Наружный  воздух, будучи совершенно бесплатным и общедоступным, является наиболее предпочитаемым источником тепла.
   Тем не менее, тепловые насосы, применяющие именно воздух, имеют фактор сезонной нагрузки (SPF) в среднем ниже на 10–30% по сравнению с водяными тепловыми насосами. Это объясняется следующими обстоятельствами:
   - быстрым  снижением мощности и производительности  с падением наружной температуры;
   - относительно  большой разностью температур  конденсации и испарения в период минимальных зимних температур, что в целом снижает эффективность процесса; 
 

   
   
   - энергозатратами  на размораживание испарительной  батареи и функционирование соответствующих  вентиляторов.
   В условиях теплого и влажного климата на поверхности испарителя в диапазоне от 0 до 6°C образуется изморось, что ведет к снижению мощности и производительности теплового насоса.
   Иней уменьшает  площадь свободной поверхности  и препятствует прохождению воздуха. Как следствие, снижается температура испарения, что в свою очередь способствует нарастанию инея и дальнейшему неуклонному снижению производительности вплоть до возможной полной остановки агрегата вследствие срабатывания контрольного датчика низкого давления, если прежде не будет устранено обледенение.
   Размораживание  батареи осуществляется путем инверсии охлаждающего цикла или иными, хотя и менее эффективными способами.
   Энергопотребление имеет тенденцию к росту, общий  коэффициент производительности СОР  сокращается с увеличением частоты размораживания. Применение специальной системы контроля, обеспечивающей размораживание по требованию (то есть когда оно фактически необходимо), а не периодическое, может существенно повысить общую эффективность.
   Еще один источник тепла в жилых и торгово-административных сооружениях – отводимый вентиляционный воздух.
   
   Тепловой  насос регенерирует тепло из отводимого воздуха и обеспечивает приготовление  горячей воды или теплого воздуха  для отопления помещений. В этом случае, однако, требуется постоянное вентилирование в течение всего отопительного сезона или даже целого года, если предусмотрено кондиционирование помещений в летний период.
   Существуют  аппараты, в которых конструктивно  изначально заложена возможность использования  и отводимого вентиляционного воздуха, и наружного воздуха. В некоторых случаях тепловые насосы, применяющие отводимый воздух, используются в комбинации с рекуператорами «воздух-воздух». 

   4.2 Воды
   Подпочвенные  воды есть во многих местах, они имеют  достаточно стабильную температуру в диапазоне от 4 до 10°C .
   Для ее использования  применяются главным образом  открытые системы: подпочвенная вода откачивается и подается на теплообменник системного агрегата, где у воды отбирается часть содержащегося в ней  тепла. Вода, охлажденная таким образом, отводится в сливной колодец или в поверхностные воды. Открытые системы требуют самого тщательного проектирования в целях предотвращения проблем с замерзанием, коррозией и накоплением отложений.
   Большим недостатком  тепловых насосов, работающих на подпочвенных водах, является высокая стоимость работ по монтажу водозабора. Кроме того, следует учитывать требования, порой весьма жесткие, местных администраций в вопросах организации сточных вод.
   Речная  и озерная вода с теоретической  точки зрения представляется весьма привлекательным источником тепла, но имеет один существенный недостаток – чрезвычайно низкую температуру в зимний период (она может опускаться до уровня чуть выше или практически вплотную к 0°C ).
   
   По этой причине требуется особое внимание при проектировании системы в целях предотвращения замораживания испарителя.
   Морская вода представляется в некоторых случаях  отличным источником тепла и используется главным образом в средних  и крупных системах.
   На глубине  от 25 до 50 м морская вода имеет постоянную температуру в диапазоне от 5 до 8°C . И, как правило, проблем с образованием льда не возникает, поскольку точка замерзания здесь от -10 до -2°C . Есть возможность использовать как системы прямого расширения, так и системы с рассолом.
   Важно только использовать теплообменники и насосные агрегаты, стойкие к воздействию коррозии, и предотвращать накопление отложений органического характера в водозаборном трубопроводе, теплообменниках, испарителях и пр.
   Грунтовым водам свойственна относительно высокая и стабильная в течение года температура.
   Основные  ограничения здесь, как правило, могут составлять расстояние транспортировки  и фактические ресурсы, объем  которых может меняться.
   Примерами возможных источников тепла в  данной категории носителей можно  считать грунтовые воды на канализационных участках (очистные и прочие водостоки), промышленные водостоки, водостоки участков охлаждения промышленных конденсаторов или производства электроэнергии. 

   4.3 Грунт
   Тепловые  насосы, применяющие грунт в качестве источника тепла, используются для обслуживания жилых и торгово-административных сооружений. Грунт, как и подпочвенные воды, имеет одно преимущество – относительно стабильную в течение года температуру. Тепло отбирается по трубам, уложенным в землю горизонтально или вертикально (спиралеобразно). Здесь могут использоваться:
   - системы  прямого расширения с охлаждающей  жидкостью, испаряющейся по мере  циркуляции в контуре трубопровода, заглубленного в грунт;
   
   - системы  с рассольной жидкостью, прокачиваемой  по трубопроводу, заглубленному в грунт.
   В целом  тепловые насосы рассольного типа имеют  более низкую производительность по сравнению с агрегатами первого  типа в силу происходящего в них  «двойного» теплообмена (грунт-рассол, рассол-хладагент) и энергозатрат на обеспечение работы циркуляции рассола. Хотя справедливости ради надо заметить, что обслуживать такие системы существенно проще.
   Тепловая  емкость грунта варьируется в  зависимости от его влажности  и общих климатических условий  конкретной местности. В силу производимого отбора тепла во время отопительного сезона его температура понижается.
   На участках с холодным климатом большая часть  энергии извлекается в форме  латентного тепла, когда грунт промерзает. В летний период, однако, под действием  солнца температура грунта вновь поднимается вплоть до создания возможности полностью вернуться к первоначальным условиям.
   Действующие по такому принципу тепловые насосы обычно называют «геотермическими», что по сути своей неверно, поскольку здесь  не задействовано радиогенное тепло  земли, содержащееся в глубинных скальных породах.
   Геотермическими источниками (скальными) можно пользоваться в регионах, где подпочвенных вод  мало или нет совсем. Тогда нужно  пробурить колодцы глубиной от 100 до 200 м. В том случае, если требуется  обеспечить высокую тепловую мощность, колодцы бурятся под определенным наклоном таким образом, чтобы добраться и упереться в большой скальный массив. Для таких тепловых насосов также применяется рассольная жидкость и пластмассовый сварной трубопровод, извлекающий тепло из скалы. В некоторых системах скальная порода используется для аккумулирования тепла или охлаждающей энергии. В силу высокой стоимости буровых работ скальные породы для обслуживания жилого сектора применяются довольно редко. 

    Функциональные  температуры

   Поскольку тепловые насосы имеют тем большую  производительность, чем меньше разность температур источника тепла и  распределяемой жидкости-теплоносителя, температура подачи такого теплоносителя  во время отопительного сезона должна быть как можно ниже. Некоторые значения коэффициента СОР, типичные для тепловых насосов класса «вода-вода» для различных типов систем, приведены в табл. 2.
   
   Существует  великое множество различных  моделей и конструктивных модификаций  тепловых насосов в широком диапазоне  мощности, которые могут удовлетворить потребности практически любого пользователя. Они вполне могут успешно заменить традиционные газовые котлы низкотемпературных отопительных систем как в жилом, так и в торгово-административном секторе. В ближайшие годы следует предусмотреть существенный рост числа таких агрегатов, которые постепенно начнут занимать и те отопительные участки, где пока еще доминируют газовые котлы.

   Рис.1. Типичная динамика коэффициента СОР теплового насоса класса «земля-воздух» в зависимости от разности температур грунта и приготовляемой горячей воды.
    Среда и тепловые насосы

   Эффективность тепловых насосов в последние  годы значительно возросла в силу изменений, внесенных в конструкцию  компрессоров, теплообменников и  систем управления на базе микропроцессоров.
   В результате их воздействие на среду существенно  снизилось, вплоть до того, что теперь они считаются более «чистыми»  в экологическом плане, нежели самые  современные высокоэффективные  газовые котлы.
   Для оценки реальной эффективности теплового насоса в реальных эксплуатационных условиях коэффициент сезонной производительности SEER является более важным, чем КПД. Это показатель соотношения между общей тепловой энергией в Вт, выдаваемой за сезон, и общей электроэнергией, потребляемой для обеспечения работы теплового насоса в течение отопительного сезона в конкретных эксплуатационных условиях.
   Современные тепловые насосы класса «воздух-воздух»  обеспечивают рабочий показатель SEER на уровне 3. Для сравнения: насосы классов  «вода-вода» и «грунт-вода» работают более эффективно и показатель SEER у них может подниматься до 4. На основе показателя SEER можно провести сравнительный анализ воздействия на среду тепловых насосов и газовых котлов по годовым эксплуатационным показателям сгорания, объемам выбросов в атмосферу СО2.
   Кривые  на рис. А обозначают два режима выброса  СО2:
   - котлы:  выбросы СО2, образуемого при сгорании  газа, – 221 г на кВт.ч произведенного  тепла;
   - тепловые  насосы: выбросы СО2, образуемого  при производстве электроэнергии, – 460 г на кВт.ч произведенного электричества.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.