Hőszivattyú, alternatív energia
Számos tervez a hőszivattyúk:
On fázisátalakulások (párolgás és kondenzáció a hűtőközeg);
Alapján termoelektromos jelenségek vezetékek vagy félvezetők;
Az ultra alacsony hőmérsékletű - a hatása a mágnesezettség-demagnetizáló; és mások.
Fél évszázaddal ezelőtt, amikor a brit fizikus, William Thomson feltalált egy eszközt, melyet a „multiplikátor hő” alapján a következő fizikai jelenségek:
anyagot fogyaszt energiát, és ad párolgása energiát kondenzációs
anyag változik a nyomás a forráspont
A működési elve a hőszivattyú a tényen alapul, hogy a hűtőközeg elpárolog a kamrában alacsony nyomás és hőmérséklet és kondenzálunk egy kamrában a magas nyomás és hőmérséklet, ezzel azt a hatást az energia átvitelét (hő) a hideg test fűtött, azaz abban az irányban, amelyben a spontán hőcserélő nem lehetséges.
Teljesítménye a hőszivattyú (arány a hőmennyiség továbbított közölt hő a test fordított munkamennyiség) ideális esetben megegyezik:
a = Tout / (T out - T.)
ahol T jelentése oxigénatom és T a. - kimeneti hőmérsékletét, illetve és a szivattyú bemeneténél.
hőszivattyú berendezést
A fő elemei a hőszivattyú van csatlakoztatva vezetéken elpárologtató, kompresszor, egy kondenzátor és egy fojtószelep-Flow szabályozó, vagy vortex csőtokozó. Vázlatosan, a hőszivattyú ábrázolható, mint egy sor három hurok: az első, külső, kering teplootdatchik (hűtőközeg-gyűjtő környezeti hő közegben) a második - olyan anyag, amely elpárolog, hőt elnyelt energia teplootdatchika és kondenzáljuk, így meleget hűtőborda, a harmadik - egy hőelnyelő (víz fűtési rendszer és melegvíz-ellátás az épület).
A külső hurok (a kollektor) fektetik a földön, vagy vízben (például polietilén). Pipeline amelyben kering fagyálló - fagyálló. A forrás a low-grade hőt is földi, rock, tó, folyó, tenger, és még a meleg levegőt a szellőztető rendszer egy ipari vállalkozás.
A második hurok, ahol a hűtőközeg kering, mint a háztartási hűtőgép, integrált hőcserélők - elpárologtató és a kondenzátor, valamint eszközök, amelyek megváltoztatják a nyomás egy hűtőközeg - permetezés be a folyékony fázisú reaktorba (keskeny nyíláson), és összenyomja azt már a gázállapotú kompresszort.
A hőszivattyú ciklus
Folyékony hűtőközeg átnyomjuk a fojtószelep, a nyomás leesik, és belép az elpárologtató, ahol a pezsgés, kiválasztja azt a hőt a környezetnek kollektor. A gáz, amely vált a hűtőközeg szívja be a kompresszort, tömörített és fűtött, betoljuk a kondenzátor. A kondenzátor a hő-egység hőszivattyú: a hő vesszük vizet a fűtőkörben rendszer. Amikor a gáz lehűl, és lecsapódik alávetni ismét lemerült az expanziós szelepet és vissza a párologtató. Ezt követően a működési ciklus újraindul.
A hatékonyság a hőszivattyú
Működés közben a kompresszor energiát bocsát ki. Kilowattóránként fordított hőszivattyú villamos energiát termel, 2,5-5 kWh hőenergiát. Az arány a generált hőenergia és elfogyasztott villamos úgynevezett transzformációs arányt (vagy a hő konverziós hatásfok), és jelzi a hatékonysága a hőszivattyú. Ez az érték függ a különbség a hőmérséklet szintje a párologtató és a kondenzátor: minél nagyobb a különbség, annál kisebb ez az érték.
Emiatt a hőszivattyú kell használni, amikor csak lehetséges nagyobb számú alacsony minőségű hőforrás, ahelyett, hogy megpróbálná elérni erős hűtés. Sőt, miközben növeli a hatékonyságot a hőszivattyú, mivel a gyenge hűtés a hőforrás nincs szignifikáns különbség a növekedési hőmérséklet. Emiatt, hőszivattyúk is teszik, hogy az alacsony hőmérsékletű hőforrásból a massza jelentősen nagyobb volt, mint az a tömeg melegítjük.
Ellentétben hőszivattyú üzemanyag hőforrás van az, hogy a munka, kivéve az energia a kompresszor, szükséges forrásként alacsony minőségű hő, míg a hagyományos hőforrások, a keletkező hő kizárólag attól függ, repülőgép üzemanyag-hatékonyság.
A probléma a hőszivattyú kötődnek gyenge minőségű hőforrás, amelynek nagy súlyt is megoldható a bevezetése anyagátadási egy hőszivattyús rendszer, például a víz szivattyúzás rendszerek. Tehát rendezett stockholmi központi fűtési rendszer.
Feltételes hatékonyság hőszivattyúk
A hőszivattyú felhasználására képes a magas potenciális energiaforrások, „szivattyú” a szobában (százalékában a kiégett) 200% 600% az alacsony potenciális hőenergiát. Ez nem sérti a törvény az energiamegmaradás, mivel ez hűti a környezetet.
Elméletileg, a hőszivattyúk használatának fűtésre hatékonyabb gáz kazánok. Modern gáz- és gőzturbina beépítésre erőművek hatásfoka valamivel alacsonyabb hatékonysága gáztüzelésű kazánok. Ennek eredményeként, az átmenetet a villamos energetikai berendezések és az alkalmazás hőszivattyúk kaphat gázok kibocsátásának akár 3-5 alkalommal összehasonlítva gázkazánok. Sőt, azt kell figyelembe venni a felső továbbítására, átalakítás és a villamosenergia-elosztás (azaz grid szolgáltatások). Ennek eredményeként, az eladási árat a villamosenergia 3-5-szor nagyobb, mint a költség, amely tagadja az alkalmazás általában egy progresszív technológia. Ebben az összefüggésben célszerű használni villamos energia vagy alternatív forrásokból (hullám, szél, napenergia), vagy kombinálni a villamosenergia-termelésben a gáz felhasználva itt, a helyszínen a hőt a hőszivattyú.
Típusú hőszivattyúk és energiaforrások
Szerint hűtőfolyadék látvány a bemeneti és kimeneti áramkör szivattyúk vannak osztva hat típusa: „föld-víz”, „víz-víz”, „levegő-víz”, „föld-levegő”, „víz-levegő”, „levegő-levegő.”
A hatékonyság és a kiválasztási egy bizonyos hőforrás függ az éghajlati viszonyok.
Gyakorlati ajánlások a hőszivattyú működése
Speciális talaj-előkészítés szükséges. De célszerű használni az oldalt nedves talaj, de ha száraz, akkor szükséges, hogy egy hosszú kört. Feltételes hőkapacitása érték alá, hogy 1 m csővezeték 20-30 watt. Így, hogy telepíteni a hőszivattyú kapacitása 10 kW szükséges föld útvonal hossza 350-450 m, amely szükséges a tároló részre területe mintegy 400 m? (20x20 méter). A megfelelő számítási ciklus nem befolyásolja a növényzet.
Ha a szabad terület párnák vagy nem kollektor mint hőforrás egy sziklás formáció, cső leengedjük a kútba. Nem szükséges, hogy egy mély kút, akkor fúrni több sekély, olcsóbb, hogy egy teljes becsült mélysége. Néha azt is használhatja alapozó cölöpök.
Körülbelül 1 méter a jól van 50-60 W hőenergiát. Így, hogy telepítse a hőszivattyú kapacitásának 10 kW szükséges fúrási mélység 170 m.
A hűtőközeg közvetlenül tápláljuk földi típusú forrás, amely biztosítja a magas hatásfok a geotermikus fűtési rendszer. Az elpárologtató telepített a földbe vízszintesen vagy az alatt a fagyasztási mélység a fúrólyukban átmérője 40-60 mm fúrt függőlegesen vagy ferdén, hogy a mélysége 15-30 m. Köszönhetően ez a kialakítás áramköri hőcserélő készülék készült egy területen néhány négyzetméter, és nem igényel a telepítés során közbenső hőcserélővel és dolgozni költségeit a keringető szivattyú.
Amikor egy hőforrás közeli víztározó áramkör aljára helyezzük. Ez a kiviteli alak tekinthető ideálisnak nem túl hosszú a külső áramkör, „magas” környezeti hőmérséklet (víz hőmérséklete a tartályban mindig pozitív a téli), egy nagy energiájú átváltási együtthatónak a hőszivattyú.
Feltételes hőteljesítmény értéke 1 m csővezeték - 30 watt. Így, hogy telepítse a hőszivattyú kapacitása 10 kW kell határozni a tó hurokhossza 300 m. A cső úszott 1 forog. m értéke körülbelül 5 kg-os terhelés mellett.
A hőt a meleg levegő (például, szellőzés elszívással), egy speciális modell egy levegő hőszivattyú hőcserélő. Hő a levegőből a fűtési és melegvíz is lehet gyűjteni a gyártás növények.
Ha a hőt a külső hurok még mindig nem elég a fűtéshez szélsőséges hideg, a szivattyú működését gyakorolják párhuzamosan egy további hőforrás (mondjuk ilyen esetekben az bivalens fűtési kör). Ha a külső hőmérséklet nem éri el a névleges szint (kétértékűsége hőmérséklet), a munka magában foglalja a második hőtermelő - gyakran egy kis melegítő.
Előnyök és hátrányok a hőszivattyú
Az előnyök a hőszivattyú az első helyen kell tulajdonítani hatékonyság: átvitelére a fűtési rendszer 1 kWh hőenergiát kell tölteni a teljes telepítési 0,2-0,35 kWh villamos energiát. Mivel a termikus átalakítását energiát elektromos energiává nagy teljesítmény fordul a hatásfok akár 50% -os, az üzemanyag-hatékonysági alkalmazása a hőszivattyú növekszik. Egyszerűsített követelmények szellőztető helyiségek és a fokozott tűzvédelmi. Minden rendszer működik használatával hurkok és szükség gyakorlatilag nincs karbantartási költségeket, amellett, hogy a villamosenergia-költségeket működtetéséhez szükséges berendezések.
Másik előnye a hőszivattyúk az a képesség, hogy váltani fűtési módot a télen a nyári légkondicionáló mód: ahelyett, hogy csak a radiátor külső elosztó csatlakozik fan-coil.
A hőszivattyú megbízható, ez szabályozza a berendezés működtetéséhez. Működés közben a rendszer nem igényel különösebb karbantartást, az esetleges változtatások nem igényel különleges szakértelmet és le van írva a használati utasításban.
Egy fontos tulajdonsága a rendszernek, annak tisztán egyéni jellegét minden felhasználó számára, amely az optimális választás egy stabil forrás alacsony minőségű energia kiszámításakor a konverziós tényező, és más megtérülés.
Hőszivattyú kompakt (mérete modul nem haladja meg a hagyományos hűtőszekrény), és gyakorlatilag hangtalan.
Bár az ötlet kifejezett Lord Kelvin 1852-ben valósult meg, miután négy év, a gyakorlati alkalmazása hőszivattyúk kaptak csak a 30-as években a múlt században. A nyugati országokban, hőszivattyúk már régóta használják - és az otthon, és az iparban. Ma Japánban például üzemelteti közel 3 millió darab Svédország, mintegy 500.000 otthonok fűtése hőszivattyúk különböző.
A hátrányok hőszivattyúk fűtésre használt, kell nagyobb értékűnek a telepített berendezések.
Kilátásai használata a hőszivattyú
A szervezet a hőszivattyú igényel magas kezdeti költségek: a költségek a szivattyú és a telepítés a rendszer $ 300-1200 per 1 kW fűtési teljesítmény szükséges. A hőszivattyúk megtérülési ideje 4-9 év, élettartama 15-20 év közötti felújítások.
Van egy másik nézet a gazdasági megvalósíthatóságát a hőszivattyúk. Tehát, ha telepíti a hőszivattyú készül felvett hitelek, a megtakarítások felhasználása a hőszivattyú lehet kevesebb, mint a költsége a hitel. Ezért hatalmas hőszivattyúk alkalmazása a magánszektorban lehet számítani, ha a költségek hőszivattyúk összehasonlítható legyen a beszerelés költségét gázfűtés és csatlakozás a földgázhálózat.
Még ígéretesebb az a rendszer, amely egyesíti egyetlen geotermikus hőszivattyú fűtési rendszer. Ebben az esetben a geotermikus forrás lehet természetes (kitermelés geotermikus víz) és szintetikus eredetű (jól hideg vízzel injektálás a mély réteg és kilépési felületén a felmelegített víz).
Egy másik lehetséges felhasználása a hőszivattyú kombinációja lehet belőle a meglévő távfűtési rendszerek. Ahhoz, hogy a fogyasztó ebben az esetben lehet hivatkozni, hogy a hideg víz, a hő, amely hővé hőszivattyú által a potenciális elegendő fűtés. De ebben az esetben, mivel a kisebb veszteség hűtőfolyadék hőmérséklete a módja, hogy a fogyasztó (arányos a hőmérséklet különbség a hűtőközeg és a környezet) is jelentősen csökkenthető. Szintén viselni a központi fűtés csövek csökkenni fog, mivel a hideg víz kevésbé korrozív, mint meleg.
Korlátai hőszivattyú
Túl nagy a hőmérséklet-különbség a külső és az épület, a hőszivattyú elveszti hatékonyságát (limit alkalmazhatóságát fűtés miatt hőszivattyús rendszerek, a külső levegő - körülbelül 15-20 ° C?). Hogy oldja meg ezt a problémát, alkalmazza a hőszivattyús rendszer a talaj vagy a talajvíz. Erre a célra a földbe fagyáspontja alatti halmozott csövek, amelyekben kering a hűtőfolyadék, vagy (abban az esetben a nehéz talajvíz) hőszivattyú segítségével kiszivattyúzott víz.
Több hatalmas „de” abban rejlik, hogy az adott tarifák a villamos energia és a gáz. A termelés 1 kW-óra áram kell tölteni 1/3 kg tüzelőanyag. Ennek eredményeként, a villamosenergia-költségeket és a gáz kalóriát változik 3-10 alkalommal. Ami a hatékonyság hőszivattyú összehasonlítva gáz fűtésszerelés.