| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Главная страница » Энциклопедия строителя содержание: [стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] страница - 14 Таблица 15. Сравнительные балансы энергии для различнйх тепловых насосов, работающих по схеме «воздух — вода», %
Соответствующие схемы превращения энергии показаны на рисунке 28. Газокомпрессионный тепловой насос при объединенной выработке тепловой и механической энергии дает наивысшую экономию первичной энергии. По сравнению с электротепловым насосом он обладает следующими основными преимуществами [12]: —дополнительное получение теплоты, составляющей примерно 58% от теплоты двигателя; —возможность конденсации при более низких температурах и, как следствие, более высокие коэффициенты трансформации благодаря использованию отбросной теплоты; —возможность экономичной работы без дополнительного подогрева при наружной температуре воздуха ниже 0°С; —для получения того же количества полезно используемой теплоты требуется менее мощный тепловой насос (как правило, на 30 ...50%); —при работе с обычным безопасным хладагентом R 22 можно достичь температуры горячей воды 55°С, что пригодно только для панельного отопления полов. При использовании теплоты двигателя эту температуру можно поднять до 90°С, что позволяет применять обычные радиаторы; —бесступенчатое регулирование мощности путем изменения частоты вращения вала двигателя в интер- 1ерВичная энергии 100% Потери с отра SomaBuiUMU . газами 1в%\\ используемая теплота. } А Потери с отрава-10% аювшими газами "■^ 6% (.Потери в транс- II миссии Л% электроэнергия гв% \ \5S% uifl 67% I Теплота оири- 8h% 95% 100% Л Потери с ompaSo-1S /о тавшими газами Отбросная теплота 30 % механический привод ^ е=з,8 8^% ГТ ХТеплота окра-\^ ^^тающей среаы 100%а 1 Потери с ompaSa-10 А ^ тадшими г азами Х=1,55 т 130% WX Теплота окру-тающей среды г Рис. 28. Схема превращения энергии в тепловых насосах [114]: А — газовый отопительный котел; Б — электрокомпрессионный тепловой насос; В — газокомпресснонный тепловой насос; Г — газоабсорбционный тепловой насос. Таблица 16. Сравнение общих годовых затрат при различных способах отопления (Qo = 20 кВт, ч!1Сло часов работы в году 1800), марок ФРГ [96]
вале 900..Л500 мин-. Дополнительное регулирование возможно путем изменения открытия клапанов компрессора, в результате чего можно плавно регулировать мощность от 100 до 15%. Электротепловой насос можно регулировать только ступенчатым переключением, так как электродвигатели с плавным регулированием частоты вращения (например, двигатели с фазным ротором) значительно дороже и вызывают дополнительные трудности при подсоединении. Несмотря на большую экономию первичной энергии, газокомпрессионный тепловой насос может конкурировать с другими отопительными системами лишь тогда, когда обеспечивается как его рентабельность, так и надежность в эксплуатации. На рентабельность существенно влияет соотношение стоимостей энергии (например, .электроэнергии, котельного топлива), а также первоначальные затраты. При возможном в будущем переходе на серийный выпуск этого теплового насоса следует ожидать дополнительного снижения затрат. При теоретическом расчете затрат для потребности в энергии 20 кВт (табл. 16) наиболее благоприятным представляется вариант с газовым тепловым насосом [96]. Несколько отпугивают от него, возможно, довольно высокие первоначальные затраты. Газокомпрессионные тепловые насосы с мощностью привода 30 кВт и соответственно тепловой мощностью 450 ... 650 МДж/ч (125... 175 кВт) с доработанными конструктивно двигателями уже серийно выпускаются промышленностью: первые установки поступили в эксплуатацию. Полные годовые затраты на эти установки будут меньше, чем на обычные отопительные агрегаты (Бейер [12]). Опыт показывает, что поступившие в эксплуатацию в ФРГ газовые двигатели обладают высокой надежностью. Для некоторых из них фирмы-изготовители дают гарантии на несколько лет. Расход биогаза при работе на полной мощности должен составлять около 20 мз/ч. В принципе газокомпрессионные тепловые насосы тепловой мощностью свыше 175 кВт (мощность привода 30 кВт соответствует 150 тыс. ккал/ч) при нынешнем уровне техники можно конструировать из обычных компонентов. Установки тепловой мощностью до 4000 кВт (мощность привода 700 кВт) уже находятся в эксплуатации [12, 88]. Однако необходимы новые конструктивные разработки, если предполагается использовать для отопления одноквартирных домов небольшие газовые тепловые насосы, которые должны быть также просты в эксплуатации, как традиционные системы отопления, а по рентабельности превосходить их. В этом плане пока отсутствуют удовлетворительные технические решения (например, по таким параметрам, как бесшумность работы, отсутствие вибраций, компактность, простая регулировка, легкость в обслуживании, надежность в эксплуатации). В настоящее время фирмы Рургаз, Ауди НСУ п Фольксваген при поддержке правительства ФРГ ведут совместную работу по решению этих проблем [88], и можно ожидать, что в недалеком будущем им удастся найти ответы на поставленные вопросы. Фирма Рургаз эксплуатирует газовые тепловые насосы (воздух—вода) на серийных легковых автомобилях (Поло, Пассат), где например, два цилиндра используются для привода и два — в качестве компрессоров. Именно в сельском хозяйстве эти газовые тепловые насосы малой мощности могли бы найти себе применение. Допустимо также использование газового теплового насоса в системе рецпркуляции воздуха сушилок для зерна и сена. Обычные зерновые сушилки порционного и непрерывного действия имеют производительность 1...2 т/ч при установленной тепловой мощности 80... 160 кВт. При хорошей загрузке их можно использовать в течение 800 ч за летний сезон. Объединенная выработка тепловой и ме.\анпческ,оп энергии при производстве электроэнергии При производстве электроэнергии из биогаза в электрической ток преобразуется лишь около 30% его энергоресурса, а остальная часть представляет собой отбросную теплоту. 55...60% этого ресурса теоретически можно также использовать с помощью теплообменника и котла-утилизатора, конечно, с соответствующими техническими и финансовыми затратами. Средние значения финансовых затрат пока еще назвать нельзя. В таблице 13 приведены значения полезно используемой теплоты, которую можно дополнительно получить при эксплуатации электрогенераторов соответствующей мощности. Эту теплоту можно будет использовать в сельскохозяйственном производстве для следующих целей: —■ подогрева воды для бытовых нужд и содержания скота; —отопления жилых помещений; —подогрева воздуха для сушилок (см. Объединенное получение тепловой и механической энергии в установках для привода вентиляторов) или создания нужного микроклимата в животноводческих помещениях; —для создания необходимой температуры брожения в биогазовых реакторах; —отопления теплиц. Как правило, поголовье скота в течение года остается постоянным, поэтому можно рассчитывать на постоянное количество получаемых из биогаза электроэнергии и дополнительной теплоты. Однако проблема всегда состоит в том, чтобы рационально и равномерно использовать как электроэнергию, так и теплоту, причем тем в большей степени, чем меньше установка. Даже небольшое количество неутилизированной энергии удорожает стоимость единицы полезно используемой энергии. В каждом конкретном случае предприятие должно иметь диаграмму предполагаемого выхода биогаза по месяцам года и соответствующее распределение потребностей в электроэнергии и теплоте, на. базе которых составля- ются рекомендации по утилизации получаемых в течение планируемого периода избытков энергии Цли покрытии возникающих за это же время дополнительных потребностей в ней. На рисунке 29 приведена соответствующая диаграмма для предприятия по очистке городских стоков [3] населенного пункта, насчитывающего 140 тыс. жителей (по общей массе стоков соответствует приблизительно 5 тыс. усл. гол. крупного рогатого скота). Как видно из рисунка, возможная выработка электроэнергии всегда выше, чем собственная потребность предприятия в ней. При этом выход теплоты в течение десяти месяцев года также превышает собственные потребности предприятия. Проведем сравнительный расчет затрат для трех вариантов. A.Потребность в электроэнергии на 100% удовлетворяет эиергоснабжающая организация; теплоснабжение обеспечивает отопительный котел, работающий на выделяющемся при очистке стоков газе; излишек газа сжигается в факелах (~60%). B.Самообеспечение электроэнергией (1X660 кВт) при 100%-ном резервировании за счет энергоснабжающей организации; для выравнивания суточных колебаний в электроэнергии используется газгольдер; покрытие основных потребностей в теплоте за счет отбросной теплоты газовых двигателей, пиковых потребностей— за счет отбросной теплоты котла-утилизатора, работающего иа биогазе; сжигание избытков газа в факелах (~20%). В. Самообеспечение электроэнергией (3X330 кВт) при 50%-ном резервировании за счет энергоснабжающей организации; для выравнивания суточных колебаний используется газгольдер; покрытие основных потребностей в теплоте за счет отбросной теплоты газовых двигателей, пиковых потребностей — за счет отбросной теплоты котла-утилизатора, сжигание избытков газа в факелах (~20%). Расчеты показали, что по сравнению с другими вариант В дает снижение затрат на энергию примерно на 10%, однако общие годовые затраты уменьшаются только до 85 %. Дальнейшего снижения затрат можно было бы ожидать при подключении к коммунальным электросетям (параллельная эксплуатация) и подборе дополнительных потребителей теплоты. В случае эксплуата- содержание: [стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
© ЗАО "ЛэндМэн" |