Энергосберегающее отопление – тепловой насос

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проект: Энергосберегающее отопление - тепловой насос

с. Чурапча, 2016



Аннотация

Цель исследования заключается в выявлении наиболее оптимального варианта энергосберегающего вида отопления жилых и хозяйственных помещений для крестьянских хозяйств и частного сектора Республики Саха (Якутия).

В качестве гипотезы выступает предположение о том, что при реализации данного проекта в реальность ожидается снижение стоимости расходов на отопление. Срок окупаемости оборудования - 2-3 года. Срок работы - около 50-70 лет. После установки, наладки, запуска требуется лишь мониторинг за температурой. Топлива тепловой насос не требует. Источником низкопотенциального тепла служит воздух помещения для разведения, содержания крупного рогатого скота - хотон, нагретый теплом, выделяемого самим скотом.

Процедура исследования состояла из следующих этапов:

1 этап - ознакомление, изучение принципа действия, устройства тепловых насосов.

2 этап - выявление наиболее подходящего под климатические условия республики Саха, типа теплового насоса для применения в системах отопления.

3 этап - адаптация выбранного типа теплового насоса для установки в скотопомещение.

4 этап - расчеты теплопотери, мощности котла отопления, теплового насоса. Сравнительный анализ финансовых расходов на отопление разными теплоносителями.

В качестве методов исследования применялись:

Исследовательский - изучение различных видов отопления;

Аналитический - анализ и сравнение тепловых насосов;

Практический - расчёты теплопотерь, мощностей котлов отопления;

Новизна исследования заключается в том, что в силу климатических условий республики с вечной мерзлотой, суровой зимой данный вид отопления не рассматривался для применения в республике Саха (Якутия). В результате исследований выявлен метод адаптации тепловых насосов для круглогодичной эксплуатации в условиях суровой якутской зимы.

На основании полученных данных пришли к следующим выводам:

Внедрение данного типа отопления снизит расходы, в дальнейшем свести на нет, на приобретение топлива, позволит сэкономить трудозатраты.

На первоначальном этапе установить тепловые насосы, работающие на бивалентном режиме, то есть тепловой насос является вспомогательным или основным источником отопления.

Область практического использования результатов данной работы - это внедрение экономичного, альтернативного источника отопления для объектов агропромышленного комплекса, частного сектора, занимающегося разведением крупного рогатого скота.

Объект исследования:

Энергосберегающие, альтернативные виды отопления;

Предмет исследования:

Тепловой насос «воздух-вода»;

Полученные данные:

В ходе работы над проектом были изучены и проанализированы различные виды тепловых насосов, работающие на получение, извлечение тепла из разных источников низкопотенциального тепла, таких как почва, водоемы, воздух, солнечная радиация. Так же произведен замер, расчет теплопотерь помещений животноводческого комплекса крестьянского хозяйства «Комплекс». Выявлен годовой расход топлива на отопление, мощность отопительного котла. Исходя из этих данных выбрана схема отопления на основе теплового насоса «воздух-вода». Произведен экономический анализ. Изучена возможность изготовления, монтажа теплового насоса в условиях сельской местности;

Выводы:

Проект рассчитан как долгосрочный. На первом этапе производятся расчеты, схемы, технологии. Во втором этапе - сборка опытного образца, запуск на реальном объекте как дублирующее отопление, замер показателей. Исходя из данных, полученных в результате наблюдения внесение поправок в расчеты, доработок в схему, конструкцию отопления, теплового насоса. Крайний этап - сборка и монтаж.

Внедрение данного типа отопления снизит расходы, в дальнейшем свести на нет, на приобретение топлива, позволит сэкономить трудозатраты, что положительно отразится на развитие аграрного сектора в Республике Саха (Якутия) в частности Чурапчинском улусе.

План исследований:

Проблема, подлежащая исследованию: в современных условиях одной из самых главных проблем, является постоянное повышение цен на топливо. Для того чтобы повысить экономическую эффективность аграрного сектора республики, надо помимо субсидирования, необходимо искать пути сокращения годовых расходов на содержание имущества, создание комфортных условий труда и проживания, которые сделают его более рентабельным. Чтобы решить эту задачу, необходимо проанализировать, изучить энергосберегающие, альтернативные способы производства тепла из возобновляемых источников.

Гипотеза: Внедрение отопления на основе теплового котла позволит снизить стоимость расходов на отопление. Срок окупаемости оборудования - 2-3 года. Срок работы - около 25-30 лет. После установки, наладки, запуска требуется лишь мониторинг за температурой. Топлива тепловой насос не требует. Источником низкопотенциального тепла служит воздух помещения для разведения, содержания крупного рогатого скота - хотон, нагретый теплом, выделяемого самим скотом.



Энергосберегающее отопление

Известно, что в Республике Саха (Якутия) потребление энергии для отопления во много раз выше энергопотребления в центральных регионах России. Основными причинами повышенной энергоемкости экономики Республики Саха являются суровые климатические условия и высокие энергетические потери практически на всех этапах распределения ресурсов. Структура потерь энергии в цепочке «получение - транспортировка - преобразование - потребление энергии» показывает, что основные потери энергии - до 70% приходится на потери тепла в зданиях и сооружениях, т.е. у конечных потребителей энергии.

Более половины потерь энергии, приводящих к огромным финансовым затратам при эксплуатации зданий, происходит за счет применения устаревших и энергозатратных климатических систем.

Поэтому целью проекта было поставлено выявление наиболее оптимального варианта энергосберегающего вида отопления.

Одним из направлений энергосбережения в области отопления, вентиляции и кондиционирования и уменьшения финансовых затрат на эксплуатацию зданий являются технологии на основе тепловых насосов.

Но ввиду тех же климатических условий и принципа работы тепловых насосов становится невозможным круглогодичная эксплуатация классических схем отопления на основе тепловых насосов.

Исходя из этих утверждений были поставлены следующие задачи:

выявление наиболее оптимального варианта отопления тепловым насосом подходящего к климатическим условиям Республики Саха (Якутия);

замер и расчет теплопотерь помещений;

расчет мощности котла отопления;

анализ и сравнение цен на теплоносители, топливо;

изучение схемы, устройства теплового насоса, выявление путей снижения цены;

Для достижения цели, решения поставленных задач были изучены и проанализированы различные виды тепловых насосов, работающие на получение, извлечение тепла из разных источников низкопотенциального тепла, таких как почва, водоемы, воздух, солнечная радиация. Так же произведен замер, расчет теплопотерь. Выявлен годовой расход топлива на отопление, мощность отопительного котла. Исходя из этих данных выбрана схема отопления на основе теплового насоса «воздух-вода». Произведен экономический анализ. Изучена возможность изготовления, монтажа теплового насоса в условиях сельской местности.

Проект рассчитан как долгосрочный. На первом этапе производятся расчеты, схемы, технологии. Во втором этапе - сборка опытного образца, запуск на реальном объекте как дублирующее отопление, замер показателей. Исходя из данных, полученных в результате наблюдения внесение поправок в расчеты, доработок в схему, конструкцию отопления, теплового насоса. Крайний этап - сборка и монтаж. В данное время проект находится на первом этапе.

Обзор тепловых насосов

Тепловой насос - это компактная отопительная установка, предназначенная для автономного обогрева и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений. Система экологически чиста, так как работает без сжигания топлива и не производит вредных выбросов в атмосферу.

Тепловой насос в буквальном смысле качает тепло - тепло земли, воды или воздуха. Ему не требуется уголь, нефть или газ для того, чтобы генерировать тепло. Он ничего не сжигает (а значит, ничего «не выбрасывает» в окружающую среду). Процесс происходит примерно так: солнце нагревает поверхность земли (или воздух, или воду), из центра земли у поверхности также поступает тепло. В результате на глубине от 18 метров положительная температура (до +10) постоянна в течение года. И это несмотря на то, что температура «на улице» может достигать 30 градусов.

Тепловой насос позволяет забрать у земли (или воздуха, или воды) то количество тепла, которое она способна восстановить. А добытое таким образом тепло утилизировать и направить в систему отопления и горячего водоснабжения. Иными словами, тепловой насос - холодильник наоборот. Холодильник забирает холод окружающей среды, а тепловой насос - ее тепло.

В случае тепла у земли это выглядит так: на глубину около сотни метров пробуривается скважина, в нее опускается зонд, в котором циркулирует специальная жидкость - рассол. Именно она забирает тепло земли и транспортирует его наверх. А компрессор теплового насоса повышает полученные +10 до +65. Электроэнергия требуется лишь для работы приводов. Коэффициент эффективности теплового насоса 1/4, это значит, что потраченный один кВт электроэнергии даст в результате 4 кВт тепловой энергии.

Практика показывает, что тепловой насос окупается в течение пяти-семи отопительных сезонов. За это время можно затратить на сжигаемое топливо столько денег, сколько стоил этот насос. Но он и дальше будет исправно давать почти бесплатное тепло еще лет 75, а вот цены на энергоносители будут неуклонно расти. Кроме того, запасы этих теплоносителей не безграничны.

Для теплового насоса нет ограничений по площади - 50 квадратных метров или 20000. Важно сохранить баланс - взять у земли (или воды, или воздуха) ровно столько тепла, сколько она готова восполнить.

Тепловые насосы для жителей Германии или Швеции не экзотика и даже уже не передний край науки - это абсолютно рядовое решение теплообеспечения зданий. Тепловые насосы давно и с успехом применяются в Финляндии, Японии, США.

Тепловой насос имеет четыре основных элемента: испаритель, компрессор, конденсатор и сбросной клапан. В испарителе хладагент нагревается до температуры 6-8С, отобранной из окружающей среды (земли, воды или воздуха), закипает и испаряется. Полученный пар сжимается компрессором, и при росте давления температура хладагента поднимается до 35-65С. Эта температура отдается через теплообменник конденсатора рабочей жидкости отопительного контура, и хладагент обратно конденсируется. Сбросной клапан сбрасывает давление в конденсаторе, перепуская хладагент в испаритель. Цикл замыкается.

Тепловой насос представляет эффективную замену котлу на жидком, твердом, газовом топливе или электрическому отоплению. Для хорошо спроектированного и построенного помещения площадью 180 м² необходимо 10-12 кВт тепловой энергии, которую можно получить, смонтировав два испарителя в скотопомещение.

История создания тепловых насосов

Концепция теплового насоса была впервые разработана британским инженером - физиком Уильямом Томсоном еще в конце девятнадцатого века. В дальнейшем эту концепцию детализировал и усовершенствовал инженер из Австрии Петер Риттер фон Риттингер, которого принято считать создателем теплового насоса. Ведь именно этот австрийский инженер в 1855 году спроектировал самый первый тепловой насос. Однако свое применение на практике тепловой насос приобрел намного позже, уже в сороковых годах двадцатого века, когда Роберт Вебер - изобретатель и энтузиаст проводил очередной эксперимент с морозильной камерой.

Вебер совершенно случайно коснулся горячей трубы камеры и понял, что все тепло попросту выбрасывается наружу. Роберт Вебер задумался, как же можно использовать выбрасываемое тепло и решил, что трубу следует разместить в бойлере для нагревания воды. В итоге изобретатель обеспечил своих домочадцев таким объемом горячей воды, что ее просто некуда было деть, при этом тепло от нагретой воды испарялось в воздух. Это натолкнуло Вебера на мысль, что можно одновременно нагревать воздух и воду от одного теплового источника. Изобретатель решил несколько усовершенствовать свою конструкцию и для этого начал пропускать горячую воду через змеевик, затем тепло при помощи вентилятора распределялось по помещению с целью отопления.

Прошло немного времени, и у Роберта Вебера появилась новая идея - он решил добывать тепло из почвы, где температура в течение года не слишком сильно меняется. Для воплощения своей идеи он поместил медные трубы в грунт. По трубам циркулировал фреон и как бы «собирал» тепло из почвы. При этом конденсировался газ и отдавал тепло в помещение, затем снова проходил сквозь змеевик и собирал новую порцию тепла. В итоге воздух приводился при помощи вентилятора в движение и распространялся по всему помещению.

Благодаря высокой эффективности своего действия тепловой насос был достаточно известен в сороковых годах прошлого века, но настоящую актуальность тепловые насосы приобрели в семидесятых годах двадцатого столетия в эпоху Арабского нефтяного эмбарго.

В наши дни тепловые насосы, также, как и солнечные коллекторы применяются для отопления бытовых и промышленных помещений и горячего водоснабжения.

Исследование проблемы

Проблема снижения затрат на отопление для Республики Саха с ее продолжительными и суровыми зимами достаточно актуальна на сегодняшний день. Использование для теплоснабжения традиционных источников энергии требует существенных финансовых затрат. Рост цен на энергоносители и высокие расходы на их доставку заставляют задумываться об экономии. Кроме того, основными недостатками традиционных источников теплоснабжения являются низкая энергетическая (особенно в малых котельных) и экономическая эффективность. Простое и экономичное решение данной проблемы - тепловой насос.

Для выбора теплового насоса для данных условий произведен анализ.

Тепловые насосы подразделяются на виды в зависимости от источника низкопотенциального тепла условно на 3 вида:

Первый вид - «Вода - вода»

Тепловой насос вода - вода считается самым перспективным оборудованием. Его работа основана на использовании грунтовых вод, а также проточных, сточных и иных, имеющих стабильную плюсовую температуру. Конечно, очень хорошо, если на участке или в непосредственной близости к нему есть водоем, но можно обойтись и двумя скважинами. В любом случае тепловые насосы вода - вода являются лучшим решением проблем с отоплением и нагревом воды в доме.

Второй вид - «Грунт - вода»

Одно из самых надежных устройств, так как в работе использует тепло Земли. Однако для эффективной работы системы необходимо проложить трубопроводы большой длины в грунте. Это нужно, чтобы отдавший тепло грунт заново нагрелся, и насос продолжил работу. Это очень трудозатратно, да и не всегда можно осуществить в пределах одного участка.

Третий вид - «Воздух - вода»

Тепловой насос воздух - вода близок по своей конструкции к системе «воздух - воздух». Он прост в установке, не требует никаких земельных работ и, что немаловажно, недорог. Кроме того, в отопительном контуре устройства постоянно циркулирует жидкость, то есть тепловые насосы воздух - вода наиболее удобно использовать для запуска отопительной системы дома.

По режиму работы подразделяются тоже на 3 вида:

1. Моновалентный режим предполагает использование данного оборудования без вспомогательного (в качестве единственного). Для определения суммарной тепловой нагрузки следует учесть расходы на компенсацию аварийного отключения электроэнергии (максимум - на 2 часа по 3 раза в сутки).

2. Моноэнергетический режим: при нем используется второй теплогенератор, для работы которого используется тот же вид энергии (электричество). Его подключают к системе при необходимости повысить температуру теплоносителя. Это может выполняться автоматически (монтаж теплового насоса предусматривает также установку контролирующих температуру датчиков и управляющего оборудования) или вручную. Но даже в условиях суровых зим холодных дней не так уж много и дополнительный теплогенератор приходится активировать не часто. Но такая организация отопления позволяет экономить на оборудовании: на 30% менее мощный теплонасос дешевле, но его будет достаточно для обеспечения теплом в течение 90% отопительного периода.

3. При бивалентном режиме тепловому насосу помогает газовый котел или работающий на жидком топливе. Управляет процессом процессор, получающий информацию от температурных датчиков. Такое оборудование может устанавливаться в качестве дополнительного (во время реконструкции здания) к уже имеющемуся.

По результатам анализов, сравнений наиболее подходящий для суровых условий Республики Саха и требованиям данного проекта выявлен тепловой насос «Воздух-вода» работающий в бивалентном режиме. Каждое хозяйство, занимающееся содержанием, разведением крупного рогатого скота, имеет помещение для содержания скота, в большинстве случаев неотапливаемое. Такие помещения обогреваются за счет выделяемого тепла самими животными. Данные о температурном режиме подобных помещений взяты из научной статьи Макарова М.В. «Особенности механизмов адаптогенеза высокопродуктивного скота в условиях Крайнего севера» опубликованном во втором томе сборнике научных статей «Аграрная наука инновационная развития АПК в современных условиях.» изданном в городе Ижевске 2014 году.

Замер микроклимата был произведен в скотопомещении ЗАО «Герефорд» 5 февраля 2014 года в селе Хайахсыт Чурапчинского улуса прибором «Метеометр МЭС-210А».

Уровень замера	левый выход	середина помещения	правый выход
10 см от уровня пола	11,2°С	11,0°С	10,8°С
Средний уровень	10,5°С	10,3°С	10,2°С
20 см от верхнего перекрытия	9,7°С	9,5°С	9,4°С

Как видно из таблицы, средняя температура данного скотопомещения без принудительного отопления в пик зимы составляет 10,28°С. Так как диапазон температуры работы теплового насоса находится от -7°С до +13°С, а наибольший коэффициент трансформации тепловой энергии наблюдается при температуре от +3°С до +13°С, данные условия являются идеальными для работы теплового насоса «воздух-вода».

Коэффициент преобразования зависит от уровня температур в испарителе и конденсаторе теплонасоса. Это значение колеблется для различных теплонасосных систем в диапазоне от 2,5 до 7, то есть на 1 кВт затраченной электрической энергии тепловой насос вырабатывает от 2,5 до 7 кВт тепловой энергии, что не под силу ни твердотопливному котлу, ни любому другому генератору тепла. Поэтому можно утверждать, что парокомпрессионные тепловые насосы производят тепло, используя минимальное количество дорогой электрической энергии.

Если бы тепловой насос работал по идеальному циклу, то при температуре кипения +5°С (Т1 = 278К) и при температуре конденсации 55°С (Т2=328К) он мог бы работать 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.

Основное отличие теплового насоса от других генераторов тепловой энергии, например, электрических, газовых, дизельных и традиционных генераторов тепла заключается в том, что при производстве тепла до 80% энергии извлекается из окружающей среды.

Для более полной оценки эффективности, затрат, безопасности и удобства эксплуатации приведем следующую таблицу:

Сравнение различных вариантов системы теплоснабжения.

	Электроотопление	Газовая котельная	Котельная на привозном топливе	ТН типа «воздух -- вода»
Капитальные затраты	низкие	большие	большие	большие
Стоимость эксплуатации	низкая	средняя	высокая	низкая
Энергоэффективность	крайне низкая	высокая	средняя	высокая
Цена тепла	высокая	низкая	средняя	низкая
Требуются ли согласования	нет	да	да	да
Требуется ли экспл. персонал	нет	да	да	нет
Вред экологии	средний	средний	высокий	средний
Пожарная опасность	средняя	высокая	высокая	низкая
Уровень комфорта	низкий	высокий	средний	высокий
Работа на охлаждение	нет	нет	нет	да



Применение тепловых насосов в системах теплоснабжения на примере теплоснабжения жилого дома.

Рассмотрим автономную систему теплоснабжения с применением теплового насоса на примере жилого дома

Расход тепловой энергии на систему отопления жилого дома площадью 150 м² (из расчета тепловых потерь с учетом инфильтрации) при расчетной температуре наружного воздуха -40⁰С составляет 20 кВт.

Для отопления здания выбран тепловой насос мощностью 17 кВт с компрессором мощностью 5,5 кВт.

Мощность традиционного источника теплоты (газового, дизельного котла и т.п) обычно выбирают так, чтобы она соответствовала тепловым потерям дома или выше. Но, в связи с тем, что капиталовложения в тепловой насос большей мощности высоки, к установке принят агрегат с низшей мощностью. Это сделано с тем учетом, что в холодный период года температура воздуха редко снижается до расчетной, и, таким образом, теплового насоса мощностью около 70% от всех теплопотерь дома достаточно, чтобы покрыть до 95% потребности теплоты за целый год. А для погашения пиковых нагрузок запроектирована установка твердотопливного котла мощностью 9кВт.

Отбор теплоты тепловым насосом осуществляется от воздуха с помощью испарителя, расположенного в скотопомещении.

Основными составляющими теплового насоса являются испаритель, компрессор, конденсатор, дроссельное устройств. Все эти устройства связаны замкнутым стальным трубопроводом, по которому циркулирует хладагент (фреон R 410A). Испаритель представляет собой теплообменник, в котором происходит процесс передачи теплоты от воздуха хладагенту. Хладагент с температурой -4⁰С, проходя через испаритель, вскипает и переходит из жидкого состояния в газообразное. Этот процесс проходит при давлении 6 бар. Из испарителя газообразный хладагент попадает в компрессор, где он сжимается до высокого давления 30 бар и его температура резко повышается до 60⁰С.

Далее нагретый хладагент в газообразном состоянии поступает в теплообменник, в котором происходит теплообмен между горячим хладагентом и теплоносителем контура системы отопления. Хладагент отдает свою теплоту, охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, а нагретый теплоноситель системы отопления поступает в буферную ёмкость и распределяется по системам отопления здания. После теплообменника хладагент проходит через редукционный клапан, где его давление понижается. Следовательно, понижается его температура до значений, при которых возможен отбор теплоты от низкопотенциального источника - воздуха. Хладагент возвращается в испаритель, нагревается и цикл повторяется снова.

Система отопления данного жилого дома представляет собой смешанную систему радиаторного отопления и системы «теплый пол». При такой схеме происходит более эффективный обогрев помещений, чем при использовании только радиаторного отопления, так как температура воды в системе отопления составляет +50⁰С. Система отопления «теплый пол» служит доводчиком теплоты в дополнение к радиаторной системе отопления.

В данном здании тепловой насос обеспечивает отопление здания в холодный период. Теплонасосная установка выполняет все функции теплоснабжения, не используя при этом невозобновляемых источников энергии и не нанося вреда окружающей среде. Широкое применение тепловых насосов для систем теплоснабжения зданий и сооружений может помочь решить ряд вопросов, связанных с энергосбережением - сокращением использования невозобновляемых ископаемых углеводородных топлив и улучшением экологии окружающей среды.

Экономический анализ

Отопительный сезон в Якутии длится примерно 8 месяцев. Это примерно 5760 часов. Декабрь, январь, февраль самые холодные, значит в эти месяцы котел должен непрерывно работать в полную мощность (2160 часов), в октябре, апреле достаточно в половину мощности (720 часов), ноябрь, март тоже достаточно холодные месяцы, поэтому возьмем две трети мощности (960 часов), в конце сентября, в начале мая достаточно одной трети (240 часов). Просуммировав эти значения получаем время непрерывной работы теплового насоса за отопительный сезон. В итоге выходит за отопительный сезон тепловой насос работает 4080 часов.

Для отопления зданий с общей площадью 450 кв.м. требуется тепловой насос с мощностью 45-50 кВт. Компрессор для такого насоса имеет мощность 15 кВт. Путем несложных расчетов выводится расход электроэнергии за отопительный сезон и его стоимость.

4080х15=61200 кВт.

48960х3,57=218484 рубля.

Крестьянское хозяйство, отапливающий такой же объем жилых и производственных объектов, закупает за отопительный сезон 80 тонн угля за 4000 рублей за тонну, выплачивает в качестве заработка трем операторам котельной по 10 тысяч каждому в месяц. В итоге получается за отопительный сезон данное крестьянское хозяйство тратит только за отопление 560 тысяч, не считая расходов за электроэнергию.

Исходя из данных расчетов видно, что при использовании теплового насоса в качестве отопительного котла, экономия финансовых средств составит более чем в 2 раза. Даже если добавить пару киловатт для обеспечения горячей водой для хозяйственных нужд, выгода очевидна.

Технология изготовления теплового насоса

Тепловой насос может быть изготовлен из имеющихся в хозяйстве деталей или путем приобретения дешёвых бывших в употреблении запасных частей. Порядок изготовления установки следующий:

Приобретается готовый компрессор в специализированных магазинах или используется компрессор от обычного кондиционера. Компрессор прикрепляется к стене двумя кронштейнами Д-300. Компрессоры с мощностью 15 кВт стоят от 150 тысяч рублей.

Конденсатор.

Для этого бак из нержавеющей стали с объемом около ста литров разрезается пополам. Устанавливается в бак змеевик из тонкой медной трубки с толщиной стенки не менее 1 мм. Для змеевика можно приобрести сантехническую трубку или применить медную трубку от старого холодильника.

Змеевик.

На кислородный или газовый баллон наматывается медная трубка, важно выдержать небольшое расстояние между витками, которое должно быть одинаковым, для фиксации положения витков трубки берётся два перфорированных алюминиевых уголка и прикрепляются к змеевику таким образом, чтобы каждый виток трубки был расположен напротив отверстия в уголке. Уголки обеспечат одинаковый шаг расположения витков и придадут геометрическую неизменяемость всей конструкции змеевика.

Сборка конденсатора.

После установки змеевика, половинки бака свариваются между собой, предварительно ввариваются необходимые резьбовые соединения.

Испаритель.

Для изготовления испарителя можно использовать большой пластиковый бак, рекомендованный объем емкости составляет 100-120 литров. Внутрь этого бака вставляют змеевик из медной трубы, по которому будет циркулировать хладагент. Чтобы сделать змеевик, используют подходящий цилиндр, чаще всего это газовый баллон. Трубу наматывают на баллон, чтобы сохранить правильный шаг между витками змеевика, используют алюминиевую перфорированную рейку. Кроме того, в пластиковой емкости нужно сделать отверстия для подачи-отвода наружного воздуха. Змеевик испарителя вполне можно уместить и в меньшую емкость, однако для этого придется сделать больше витков меньшего диаметра, что существенно усложняет работу и отрицательно сказывается на ее качестве. Готовый испаритель также закрепляется на стене при помощи L -кронштейнов необходимого размера.

После сборки системы, сварки медных трубок закачивается фреон.

После готовности основной части системы, необходимо выполнить её подсоединение к устройствам распределения и забора тепла.



Заключение

тепловой насос энергия генератор

Тепловые насосы представляют собой естественный природный источник тепловой энергии, который имеет как экономические, так и экологические преимущества по сравнению с традиционными системами, использующими только углеродосодержащее топливо.

В ходе данной научно-исследовательской работы были рассмотрены и изучены основные типы теплонасосных установок и источники низкопотенциальной энергии, а также конструкция и принцип действия теплового насоса, определены основные положения для проектирования систем теплоснабжения с использованием тепловых насосов, проведен сравнительный анализ экономической целесообразности, эффективности работы, безопасности эксплуатации при использовании различных генераторов тепловой энергии.

Также были сделаны следующие выводы:

- использование тепловых насосов для систем отопления связано с значительным увеличением начальных капитальных затрат по сравнению с обычными системами, использующими традиционные отопительные теплогенераторы. Однако в течение короткого периода эксплуатации этих систем суммарные затраты на владение снижаются примерно в 3-5 раз и продолжают дальнейшее снижение с течением времени;

- использование тепловых насосов взамен сжигания традиционных энергоносителей позволяет существенно уменьшить эмиссию углекислого газа, угарного газа и окислов азота в окружающую атмосферу;

- в качестве среды в цикле теплового насоса могут быть использованы воздух, вода или земля. Выбор этой среды делается на основе технико-экономического расчёта и возможности полноценного использования данной среды;



Список использованных источников

1. СП 60.13330.2012"Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха";

2. МГСН 2.01-99 "Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению";

3. Макаров М.В. Корякина Л.П. Аграрная наука инновационная развития АПК в современных условиях. Том 2, стр.32-37. статьи «Особенности механизмов адаптогенеза высокопродуктивного скота в условиях Крайнего севера» Ижевск 2014.

4. Быков А.В., Калнинь И.М., Крузе А.С. Холодильные машины и тепловые насосы. -М.: Агропромиздат, 1988;

5. Васильев Г.П., Хрустачев Л.В. «Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии»: ОАО "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ";

6. Мартыновский В.С. «Циклы, схемы и характеристики термотрансформаторов.» М.: Энергия,1979.

7. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения: Учебное пособие для вузов. - 2-е изд.,

перераб. - М.: Энергоиздат, 1981. - 320 с.

8. http://vikertherm.ru/

9. http://ru.wikipedia.org/

10. http://www.santexnn.ru/

11. http://www.a-t.com.ua/

12. http://byreniepro.ru/

13. http://rmnt-aqua.ru/

14. http://samanka.ru/kak-rasschitat-moshhnost-teplovogo-nasosa.html

15. http://allcalc.ru/node/200

16. Журнал «ЮНИДО в России», №4, 2013.



Приложения

Принцип действия теплового насоса.



Тепловой насос «грунт-вода»

Тепловой насос «вода-вода»



Испарители теплового насоса «воздух-вода»

Самодельный тепловой насос «воздух-вода»



Компрессор для теплового насоса

Навивка змеевика



Сборка теплового насоса

Самодельный испаритель теплового насоса «воздух-вода»

Размещено на Allbest.ru

...