Учреждение образования

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет технологии и техники лесной промышленности

Кафедра энергосбережения, гидравлики и теплотехники

Специальность1-43 01 06 «Энергоэффективные технологии и энергетический менеджмент»

Специализация «Энергоэффективные технологии в лесном комплексе»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

на курсовую работу

по дисциплине «Энергосбережение в лесном комплексе»

Тема «Тепловой насос для отопления пожарного депо лесозавода»

Исполнитель:

студентка 7 гр.

4 к. фак-та ТТЛП

Худицкая М.А.

Руководитель :

Кунтыш В.Б.

Минск 2008

СОДЕРЖАНИЕ

Реферат ………………………………………………………. 3

Введение …………………………………………………………4

1.Описание схемы и принцип действия установки …………...8

2. Тепловой расчет установки………………………………….11

3.Выбор оборудования…………………………………………..15

3.1.Испаритель………………………………………………..15

3.2.Переохладитель…………………………………………..16

3.3.Компрессор……………………………………………….19

3.4.Конденсатор…………………………………………… 22

Заключение…………………………………………………….…23

Список используемой литературы………………………………24

Приложение………………………………………………………25

Реферат

Курсовая работа 24 стр., 8 рис., 4 табл., 7 источников.

Тепловой насос, система отопления, горячее водоснабжение, теплонасосная установка, источник тепла, оборудование, расход агента, площадь поверхности теплообмена.

Объект исследования – тепловой насос для отопления пожарного депо лесозавода.

Цель работы –использование теплового насоса для целей отопления пожарного депо лесозавода.

Рассчитан энергетический баланс теплового насоса и подобрано оборудование для теплового насоса.

Введение

Тепловые насосы - энергосберегающее отопительное оборудование

Самый распространенный вид отопления помещений в Беларуси - водяной, с помощью водогрейного котла. Воздушное, с применением климатических установок или теплогенераторов горячего воздуха на газе, жидком топливе или твердом топливе широкого применения пока не нашло, несмотря на ряд преимуществ.

По типу топлива котлы делятся на газовые, жидкотопливные (дизтопливо), твердотопливные (уголь, торф, дрова) и электрические.

Несмотря на различия в видах используемого топлива котельные установки всех типов имеют один общий недостаток - ни в одном из котлов, сжигающих топливо, невозможно получить больше полезного тепла у потребителя, чем его заключено в этом топливе, то есть коэффициент использования первичной энергии топлива (КПЭ) всегда меньше единицы.

Однако существует вид оборудования, использующий электроэнергию, который также позволяет получать горячую воду для отопления и водоснабжения, но имеет коэффициент использования первичной энергии больше единицы.

Речь идет о тепловом насосе, который был изобретен лордом Кельвином в 1852 году и имеет много общего с холодильником. Если холодильник создает низкую температуру и замораживает продукты, то в тепловом насосе теплообменник, с которого сбрасывается тепло, используется для нагревания помещения.

При этом морозильник (теплообменник-испаритель) размещается вне дома. Оборудование работает в том же режиме, но теперь его функция - повышение температуры и отопление, а не снижение температуры и охлаждение.

При использовании различных видов топлива и энергии, эксплуатации оборудования, кроме продукции и отходов мы имеем нагретые воздух и воду, их температура невысока.

Это низкотемпературное рассеянное, вторичное тепло. Запасы его огромны, но производству нужны высокие температуры.

Тепловой насос - это компактная установка, позволяющая концентрировать низкотемпературное тепло и переносить его от теплоносителя с низкой температурой (4-5°С) к теплоносителю с более высокой температурой (от 60 до 80°С).

Процесс переноса тепла осуществляется с затратой электроэнергии, так же, как в холодильнике.

Основная характеристика теплового насоса - его теплопроизводительность k, которая показывает, во сколько раз больше производится тепловой энергии в сравнении с затраченной электрической.

Величина теплопроизводительности зависит от температуры низкотемпературных вторичных источников тепла. На каждый затраченный киловатт на электрической мощности компрессора тепловой насос может произвести от 1 до 8 кВт тепла.

Тепловой насос становится эффективным при k > 2,5, так как в этом случае только 40% производимой энергии превращается в электрический ток. Остальная энергия рассеивается в атмосфере. При k = 3 тепловой энергии произведено на 20% больше, чем было затрачено по получении электроэнергии

. При использовании низкотемпературного источника тепла (вода, воздух, Т = 4°С) стоимость тепла, вырабатываемого тепловым насосом, в 1,6-3,7 раза ниже стоимости централизованного теплоснабжения и в 2-3 раза ниже, чем в угольной или мазутной котельной средней мощности.

По прогнозам мирового энергетического комитета (МИРЭК), с 2020 года в развитых странах доля отопления и водоснабжения с помощью тепловых насосов составит 75%.

Такое интенсивное развитие теплонасосной техники обусловлено следующими причинами. Во-первых, этот способ означает расходование намного меньшего количества топлива (нефти, газа, угля) на единицу получаемого тепла по сравнению с традиционными. Во-вторых, это экологически чистый источник тепла. В-третьих, тепловые насосы полезно используют или утилизируют неиспользуемое иными способами рассеянное тепло естественного (тепловая энергия воды, воздуха, почвы) или технического происхождения (тепло промышленных и сточных вод, вентиляционные выбросы и дымовые газы, неиспользуемое тепло технологических процессов). В-четвертых, тепловой насос - это единственное оборудование, производящее тепло с эффективностью, достигающей 800%. В-пятых, тепловой насос - это единственный вид оборудования, позволяющий работать с обратным циклом для кондиционирования помещений в знойные дни.

В переохладителе (теплообменнике) также снимается энергия за счет охлаждения жидкого, сконденсированного фреона с 60°С до 30°С.

В дросселе давление жидкого фреона сжижается до давления, равного трем атмосферам, при котором возможно испарение фреона в испарителе при Т = 0°С.

Для испарения требуется энергия. Эта энергия отнимается у охлаждаемой артезианской воды, так как ее температура (8°С) выше температуры (0°С) кипящего в испарителе фреона. Пары фреона поступают в компрессор. Цикл завершен.

а до капитального ремонта составляет 45 000 часов для ТН с поршневым компрессором и 60000 часов для ТН с винтовым компрессором, или 10-15 отопительных сезонов. Средства автоматики обеспечивают эффективную и безаварийную работу тепловых насосов.

Управление работой теплового насоса осуществляют микропроцессорные системы автоматики.

Задача автоматического управления работой теплового насоса заключается в предотвращении аварийных ситуаций, температурном регулировании системы отопления, обеспечении оптимальных режимов функционирования всей системы оборудования, а также в управлении вспомогательным оборудованием.

Системы могут быть автоматически объединены в единую сеть управления несколькими ТН.

Надежность и долговечность работы основных устройств и их систем управления обеспечивается бесконтактными коммутационными элементами. Программные средства автоматики обеспечивают учет особенностей объектов и режимов отопления.

Каковы другие преимущества тепловых насосов в сравнении с традиционными методами теплоснабжения?

Нет проблем с приобретением топлива (и, следовательно, транспортных и погрузочно-разгрузочных расходов), не требуются котельная и склады топлива, не нужен штат сотрудников котельной, не нужно платить за ухудшение экологии.

Витебское ООО "Бина К°" впервые на белорусском рынке предлагает тепловые насосы для автономного отопления и горячего водоснабжения мощностью от 10 до 2500 кВт производства АО "Энергия".

Мощность потребления электроэнергии и теплопроизводительность указаны для температуры источника тепла, равной 8°С. Компания Энергопро-ГМ является ведущим поставщиком тепловых насосов и систем рекуперации тепла, высвобождаемого от процесса производства захоложенной воды с использованием холодильных машин на рынок Беларуси.

Энергопро-ГМ поставляет чиллеры европейского лидера по производству тепловых насосв — компании ГЕА (Германия). Они отличаются высочайшей надежностью, исключительно низкими шумовыми характеристиками, используют новые озонобезопасные хладагенты и представляют из себя идеальное решение для производства горячей воды.

Как известно тепловые насосы позволяют использовать почти бесплатную энергию низкотемпературных теплоносителей для производства тепловой энергии для отопления и горячего водоснабжения.

Тепловой насос связан с источником низкопотенциальной тепловой энергии через испаритель и потребителем высокотемпературной тепловой энергии — через конденсатор. Между испарителем и конденсатором циркулирует хладагент. При осуществлении обратного термодинамического цикла хладагент переносит тепло от ИНТ к ПВТ. При этом необходимо затратить электроэнергию только на привод компрессора. Здесь кроется главное достоинство теплового насоса — на 1 кВт затраченной электрической энергии можно получить от 2,5 до 4 кВт тепловой энергии.

Компания ГЕА производит тепловые насосы компрессионного типа — по типу источника-потребителя: вода-вода, грунт-вода, вода-воздух.

Тепловые насосы нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, жилом и общественном секторах: в общественных зданиях с кондиционированием воздуха обычно применяют совмещенные кондиционеры, обеспечивающие охлаждение воздуха в теплый период и нагревание в режиме теплового насоса в холодный; в жилищно-коммунальном секторе с помощью ТН может осуществляться автономное теплоснабжение коттеджей и отдельных зданий; на промышленных предприятиях тепловые насосы применяют для утилизации теплоты низкопотенциальных ВЭР, водооборотных систем, стоков с целью использования такого тепла для теплоснабжения, отопления и горячего водоснабжения.

На предприятиях электроэнергетики тепловые насосы могут применяться для теплоснабжения зданий и сооружений высоковольтных подстанций с использованием низкопотенциальной теплоты

Источником низкопотенциального тепла являются водопроводная вода, грунтовая вода, морская и речная вода, канализационные стоки и т. д. Широко используются низко-потенциальные ВЭР предприятий. Так как эффективные перепады температур воды на современных холодильных машинах составляют 5…15ºС на конденсаторе и 5ºС — на испарителе, между низкопотенциальным источником и тепловым насосом необходимо использовать промежуточный контур. Большинство потребителей теплоты используют так называемую высокотемпературную теплоту. Температура теплоносителя в расчетный период составляет обычно не менее 95°С. Существующие тепловые насосы эффективно работают при масимальной температуре нагреваемого теплоносителя 50-55°С — при более высоких температурах эффективность теплового насоса резко падает. Поэтому когда температура теплоносителя в расчетный период превышает 55°С, требуется специальная использование пиковых догревателей при низких наружных температурах.

Показатем эффективности теплового насоса является коэффициент преобразования:

СОР=От/М,

где QT-тепловая энергия, передаваемая ПВТ,

N — затраченная электроэнергия.

Чем выше СОР, тем эффективнее тепловой насос. Коэффициент преобразования зависит от:

разности температур ИНТ и ПВТ (чем она выше, тем ниже СОР),

термодинамических свойств хладагента,

особенностей термодинамического цикла,

технического совершенства конструкции теплового насоса.

В зависимости от этих факторов значения СОР колеблются от 2,5 до 5.