, кДж/кг
(1)Источник: материалы к Всеукринской научно-технической конференции студентов «Электротехника, электроника и микропроцессорная техника»
С увеличением энергоемкости оборудования устанавливаемого в жилых домах и социальных зданиях ( элетрокотлы, кондиционеры большой мощности, большое количество электрооборудования). Все более актуальным становиться вопрос энергосбережения.
Техническое состояние объектов энергетики характеризуется критическим уровнем изношенности основных фондов (от 60 до 70%), увеличением удельных расходов топлива на производство электроэнергии, ростом потерь в сетях во время транспортировки энергопродуктов (в электроэнергетике затраты электроэнергии во время транспортировки в сетях в 1991 году составляли 9%, на данное время – 14%) [1].
Повысить уровень энергосбережения возможно при условии уменьшения энергоемкости.
Система теплоснабжения требует коренной технологической перестройки с преобладающим использованием комбинированного производства тепловой и электрической энергии, повышения экономической эффективности.
В скандинавских странах, где климат суровее нашего, энергозатратность жилых домов составляет 120 – 150 кВт·ч/м в год, а энергоэффективных – 60-80 кВт·ч/м2 (жилые дома застройки последних лет в Украине потребляют 300 – 400 кВт·ч/м2 в год). Чтобы достичь таких показателей, дом, кроме энергосохраняющих ограждений, должен быть оборудован последними достижениями энергоэкономной техники: солнечными коллекторами, тепловыми насосами, системами аккумуляции тепла, экономными автоматизированными системами отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, кондиционирования воздуха.
Сегодня тепловой насос - это перспективный и практичный способ отопления. И при установки теплового насоса, для отопления и подогрева воды, можно значительно сократит расход электроэнергии почти 60%, а также при этом не использовать потребление газа, угля и т.д.
Установка теплового насоса, для отопления и подогрева воды, позволяет значительно сократит расход электроэнергии.
В тепловых насосах, так же как и в холодильных установках, осуществляется так называемый обратный цикл передачи теплоты от источника с низкой температурой к источнику с более высокой температурой. При этом необходимо затратить некоторое количество механической энергии.
Баланс энергии для обоих циклов выражается уравнением:
, кДж/кг
(1)
где QBA – энергия, которая отводится от рабочего тела;
Qdc – подводимая к рабочему телу тепловая энергия;
WCD – работа, которая затрачивается на передачу теплоты от низкотемпературного к боле высокотемпературному источнику.
На рис. 1.1 показаны цикл Карно и схема устройств идеального теплового насоса
Рис. 1. Цикл Карно и схема устройства идеального теплового насоса.
Цикл Карно состоит из изотермического процесса DC подвода теплоты QDC на низком температурном уровне Тн, соответствующем условиям теплообмена с окружающей средой, изоэнтропического сжатия СВ, в процессе которого к рабочему телу подводится работа WCD, изотермического процесса ВА отвода теплоты QBA на высоком температурном уровне Тв, соответствующем условиям теплообмена с обогреваемым пространством, и изоэнтропического расширения AD, в процессе которого рабочее тело возвращает энергию WAD, в результате чего к компрессору подается внешняя энергия W, равная разности энергий WCD и WAD.
Эффективность теплового насоса принято определять с помощью нескольких различных коэффициентов.
Наиболее часто в практике сопоставления различных циклов и конструкций тепловых насосов используется коэффициент преобразования (φ), который определяется как отношение полезной тепловой энергии, получаемой на выходе из теплового насоса QBA, к энергии, затраченной компрессором на сжатие хладагента W:
φ = QBA/W = Тв/(Тв – Тн). (2)
Наглядно этот теоретический коэффициент преобразования выражается отношением заштрихованной на рис. 1.1 площади прямоугольника ЕFВА к площади прямоугольника DCBA.
Теоретические коэффициенты преобразования идеального цикла Карно для теплового насоса, вычисленные для значений Тв = 313К (40° С), 333 К (60° С) и 353К (80° С) представлены на рис. 1.2 [1].
Рис. 2. Теоретический коэффициент преобразования идеального теплового насоса