Никнейм: технический прогрес (работал(-а) в компании и знает её изнутри)
Дата начала работы: 2016
Дата увольнения: 2016

Температурный уровень теплоснабжения от ТН — 35-60°С.

Экономия дорогих энергетических ресурсов при таком температурном режиме достигает 75 %.
Теоретический коэффициент преобразования идеального ТН рассчитывается по формуле Карно:

ε = Т2/( Т2- Т1),

где Т2 – температура конденсации, а Т1 – кипения холодильного агента, которая измеряется в градусах Кельвина.

Если бы ТН работал по идеальному циклу, то при температуре кипения +5°С (Т1 = 278К) и при конденсации 55°С (Т2=328К) он мог бы функционировать с коэффициентом преобразования, равным 6,56. На самом деле коэффициент преобразования будет меньше, так как полностью идеальных тепловых машин не бывает.

Обычно внутри теплового насоса, как и в холодильнике, циркулирует хладагент (фреон) – с той же лишь разницей, что современное производство ведется с использованием хладагента, который не содержит хлоруглеводородов и других, вредных для здоровья человека и окружающей среды, компонентов.

Эффективное сбережение энергии при отоплении домов с использованием теплового насоса достигается благодаря тому, что теплонасосная установка больше чем две трети выработанной тепловой энергии берет с окружающей среды: почвы, водоема, воздуха, подземных вод, сточных вод или другого источника.

Установка теплонасосного оборудования



Внешний контур (грунтовый коллектор) - геотермального теплового насоса представляет собой уложенный в почву или в воду полиэтиленовый трубопровод, в котором циркулирует незамерзающая жидкость (в основном на основе пропиленгликоля). Однако источником может быть почва, каменная порода, озеро, река, море, сточные воды, а также внешний и вентиляционный воздух.

Энергосбережение и эффективность использования теплонасоса в первую очередь зависит от того, откуда вы решите черпать низкотемпературное тепло, во вторую – от способа отопления вашего дома (водой или воздухом). Дело в том, что ТН работает как перевалочная база между двумя тепловыми контурами: одним, греющим на входе (на стороне испарителя) и вторым, отапливаемым, на выходе (конденсатор). За видом теплоносителя во входном и выходном контурах тепловые насосы делятся на шесть типов: грунт-вода, вода-вода, воздух-вода, воздух-воздух, грунт-воздух, вода-воздух.

В отечественных условиях, пока еще, применяются лишь первые три и последний. Воздушное отопление с использованием ТН в Украине приживается плохо, хотя и имеет свои преимущества (например, в США продажа воздушных ТН является наибольшей). Но для всех типов теплонасосов характерен ряд особенностей, о которых нужно помнить при выборе модели. Во-первых, тепловой насос оправдывает себя лишь в хорошо утепленном доме, то есть с теплопотерями не больше 65 Вт/м2. Чем более теплый дом, тем больше выгода при использовании данного устройства. Как вы понимаете, отапливать улицу с помощью ТН, собирая из нее же крохи теплоты – не совсем разумно. Во-вторых, чем больше разница температур теплоносителей во входном и выходном контурах, тем меньший коэффициент преобразования тепла (СОР), то есть меньшая экономия электрической энергии. Именно поэтому более выгодное подключение если тепловой насос подключают к низкотемпературным системам отопления. Прежде всего, речь идет об отоплении водным полом или теплым воздухом с использованием фанкойлов, так как в этих случаях теплоноситель (например вода) по медицинским требованиям не должен быть горячее 35-40°С. А вот чем более горячую воду тепловой насос готовит для выходного контура (радиаторов или душа), тем меньшую мощность он развивает и тем больше потребляет электричества. В-третьих, для достижения большей выгоды практикуется эксплуатация с дополнительным генератором тепла (в таких случаях говорят об использовании бивалентной схемы отопления).

Количество часов работы ТН при температуре бивалентности -5°С

Количество часов работы теплового насоса при температуре бивалентности -5°С


В доме со значительными тепловыми потерями ставить тепловой насос большой мощности не выгодно. Потому что он будет функционировать в полную силу лишь около месяца, а капитальные расходы в теплонасосную систему, особенно типа грунт-вода, будут значительными если тепловую мощность системы увеличить даже на несколько кВт. Ведь количество действительно холодных дней не превышает 10-15% от длительности отапливаемого периода. Поэтому часто мощность ТН выбирают ровной 70-80% от расчетной отапливаемой нагрузки, при этом он будет покрывать все потребности дома в тепле до тех пор, пока внешняя t° воздуха не опустится ниже определенного расчетного уровня (t° бивалентности), например минус 10-15°С. С этого момента в работу включается второй генератор тепла. Есть много вариантов использования с дополнительным источником тепла. Чаще таким помощником служит небольшой электрический нагреватель, но можно поставить и газовый, твёрдотопливный или жидкотопливный котел.

Парокомпрессионный цикл теплового насоса.
Расчет коэффициента преобразования (трансформации) COP ТН.
С целью приближения к простому циклу Карно, а фактически – с целью создания максимально эффективного в работе теплового насоса, необходимо стремиться к подводу тепла при условиях, близких к изотермичным. Для этого подбираются рабочие тела, изменяющие агрегатное состояние при необходимых температурах и давлениях. Они поглощают тепло при испарении и отдают при конденсации. Эти процессы образуют изотермы цикла. Сжатие пара хладоагента, как правило, требует чтобы пар был сухим, что обусловлено особенностями механики большинства компрессоров ТН. Попадание жидкости вместе с паром на вход компрессора может повредить его клапаны, а поступление большого количества жидкого хладоагента в компрессор теплонасоса может вообще вывести его из строя (если не приняты предупредительные меры).
Цикл ТН с механической компрессией пара и его изображение в p-V (давление - удельный объем) диаграмме показаны на рисунке ниже.

Термодинамический цикл ТН в p-V диаграмме
Термодинамический цикл ТН в p-V диаграмме
1-2 – отбор теплоты от низкотемпературного источника, хладагент закипает; 2-3 – процесс сжатия хладагента в компрессоре; 3-4 – передача теплоты в систему отопления и конденсация хладагента в конденсаторе; 4-1 – процесс дросселирования жидкого хладагента к начальным условиям.
Рассмотрим цикл теплонасоса только с сухой компрессией пара и расширением в дроссельном клапане. Этот клапан представляет собой регулируемое сопло или капиллярную трубку. Отсутствие расширительной машины в цикле означает, что некоторое количество полезной работы теряется и СОР теплового насоса уменьшается. Как правило, это оправдано тем, что стоимость расширительной машины не окупается полученной на ней работой. Процесс расширения в сопле необратим. Обычно он рассматривается как адиабатический, т.е. проходит без подвода или отвода теплоты при расширении рабочего тела.

Теперь продемонстрируем цикл ТН иным способом, с помощью широко применяемой на практике для парокомпрессионих циклов диаграммы «давление – удельная энтальпия» (ln p-h), представленной на рисунке ниже.

Термодинамический цикл (период) ТН в ln p-h диаграмме


Термодинамический цикл (период) ТН в ln p-h диаграмме
Сжатое рабочее тело под высоким давлением покидает компрессор в точке 1. Поскольку на вход в компрессор поступал только сухой пар и благодаря наклону линий постоянной энтропии, в точке 1 пар перегрет. Прежде чем пар начнет конденсироваться в точке 2, его следует охладить при постоянном давлении. Между точками 2 и 3 происходит конденсация при постоянной t° (если нет утечек пара). Отсюда видно, что теплообменный аппарат, в котором происходит конденсация (конденсатор), всегда должен быть рассчитан на прием перегретого пара. Адиабатическое расширение изображается в р—h диаграмме вертикальной прямой 3–4, и в этом одна из причин удобства такой диаграммы. Для расчета цикла необходимо знать состояния рабочего тела только на входе в компрессор теплового насоса и выходе из него. Остальное изображается прямыми линиями. Испарение происходит при постоянном давлении и температуре между точками 4 и 5. Следует отметить, что расширение происходит фактически в смеси жидкости и пара. Входящая в испаритель смесь содержит значительную долю пара, иногда до 50% по массе, и эта доля рабочего тела, естественно, уже не участвует в процессе испарения и поглощения теплоты. Между точками 5 и 1 происходит изоэнтропийное сжатие сухого пара. На практике его реализовать нельзя, но здесь рассмотрен идеализированный цикл. Его эффективность меньше, чем у цикла Карно, из-за необратимости процесса расширения.

Рассмотрим еще одно важное преимущество р—h диаграммы. Поскольку на горизонтальной оси откладывается энтальпия, она допускает прямой отсчет Q1, Q2 и W. Поэтому из диаграммы очевидно простое соотношение Q1=Q2+W. В то же время данная диаграмма позволяет сразу оценить значение СОР. Очевидно, что оно будет тем выше, чем меньше интервал давлений 3-4 (или, что то же самое, чем меньше интервал температур).
Для получения высокого СОР значение Q1 должно быть велико, а W (работа сжатия) должна быть мала. Также при взгляде на р—h диаграмму любого из хладагентов можно быстро оценить его пригодность к работе.

Коллектив и корпоративная культура
Начальство и его уважение к сотрудникам
Рабочее место и условия работы
Социальный пакет и льготы
Перспективы работы в компании