Тепловые насосы. Преобразование потоков энергии. Общая классификация тепловых насосов

Лекция №9 Тепловые насосы

Преобразование потоков энергии

• Системные преимущества теплонасосных технологий:
• Расширение ресурсной базы теплоснабжения
• Замешаются невозобновляемые энергоресурсы
• Более широкое понимание централизации теплоснабжения
• ТН могут эффективно использоваться непосредственно в действующих теплофикационных системах с ТЭЦ
• Свобода выбора привода для ТН (электропривод, механический, гидропривод и др.)
• Возможность гибкого регулирования структуры топливопотребления
• города и отдельных регионов при переходе от газовых технологий к угольным
• Совмещение функций нагревательных и охлаждающих устройств
• 8. Экологически чистое теплоснабжение в зонах рекреации

Тепловая мощность действующего парка ТНУ оценивается в 250 тыс. МВт с годовой выработкой теплоты 1,0 млрд. Гкал, что соответствует замещению органического топлива в объеме до 80 млн. т у. т. / год Прогноз МИРЭК – к 2020 году 75 % выработки тепла для отопления и ГВС с использованием ТН В эксплуатации 18 млн. ТН в мире ( по некоторым данным –до 40 млн. ТН) Самая крупная ТНУ – 320 МВт (Швеция) Россия – общая установленная мощность 150 ТН отечественного производства мощностью 60 -3000 кВт за период 1992-2009 - 65 МВт

Общая классификация тепловых насосов

Тепловые насосы парокомпрессионного типа

Тепловой насос НТ-400 на базе компрессора ВХ-280

Тепловой насос НТ-60 на базе двух герметичных компрессоров ХГВ -28

Тепловые насосы НТ-60 и НТ-70 для теплоснабжения Байкальского музея ИНЦ СО РАН

Абсорбционные тепловые насосы

Г. Байкальск Иркутской области, контейнерное исполнение ТНУ на 1,5 МВт, 2011 год

Критерии энергоэффективности ТН

Коэффициент преобразования

Коэффициент термотрансформации

Коэффициент использования первичной энергии (КПД)

Удельные затраты условного топлива на выработку тепловой энергии:

1 - котлы и домовые печи, использующие органические виды топлива (уголь, мазут, дрова, природный газ и т.п.); 2 - ТН с электроприводом; 3 - устройства прямого преобразования электрической энергии в тепловую 4 – ТН абсорбционного типа.

Эксергетическая эффективность тепловых процессов

Для T1 = 2300 °К и нагреве теплоносителя с TВ1 = 323°К до TВ2 = 253°К при ηК = 0,90, эксергетический КПД водогрейного котла ηе = 0,16, а для энергетических котлов ηе > 0,5.

Эффективность использования химической эксергии топлива

Децентрализованная когенерация и тригенерация

Абсорбционные тепловые насосы, схемы применения

Изменение температуры грунта и расположение вертикальных зондов

Классическая схема низкопотенциального подземного контура ТНУ

Использование тепла стоков

• Направления работ в области теплонасосной техники
• Использование экологически безопасных рабочих веществ
• ( Киотский и Монреальские протоколы)
• 2. Организация выпуска ТН малой мощности (10…100кВт), средней (100…1000 кВт и более) и крупных (до 20 МВт в одном агрегате и более).
• 3. С учетом имеющихся технологических и экологических недостатков традиционной теплофикации, ТН малой мощности использовать для перехода к децентрализованным системам теплоснабжения без протяженных дорогостоящих тепловых сетей, когда тепловая энергия генерируется рядом с ее потребителем, а топливо сжигается вне населенного пункта.
• 4. Использование тепловых стоков в промышленности и энергетике для решения задач сокращения тепло-влажностного загрязнения окружающей среды, снижения себестоимости тепловой энергии, сокращения потребления органического топлива для нужд теплоснабжения, сокращения вредных выбросов в атмосферу.
• 5. Создание и освоение серийного производства газовых приводов для ТН с утилизацией теплоты сгорания отходящих газов на базе ведущих машиностроительных предприятий России.
• 6. Создание экологически чистых систем теплоснабжения в рекреационных зонах ( ОЭЗ ТРТ, ООПТ, заповедники и др. )
• 7. Создание комбинированных систем на основе принципа тригенерации

Платы за выбросы в атмосферный воздух ЗВ для топливоиспользующих установок

Повышающие коэффициенты к нормативам платы за выбросы в атмосферу