×

Попередження

JUser::_load: неможливо завантажити користувача з id: 88

Теплові насоси

/ Механізація АПК / Середа, 17 листопада 2010 00:00
На сьогодні традиційні види палива (природний газ, нафта, вугілля тощо), що використовуються для енерго- та тепло забезпечення, спалюються на Землі в гігантській кількості. З одного боку, це завдає суттєвої шкоди екології навколишнього середовища, з іншого -- запаси цих видів палива на нашій планеті стрімко зменшуються, що приводить до підвищення цін на енергоносії.
Розвиток аграрної галузі, як і інших секторів економіки, неможливий без забезпечення її енергією та створення нормальних умов праці. В нинішніх умовах головними тенденціями розвитку аграрної енергетики є розробка і впровадження високоефективних енергоощадних технологій виробництва сільськогосподарської продукції,
тобто широке використання в технологічних процесах поновлюваних джерел енергії. Актуальність розробки та впровадження енергоощадних технологій обумовлена специфікою цього сектору енергетики: багато технологічних процесів сільського господарства пов'язані з великим споживанням теплової енергії, що в значній мірі задовольняється за рахунок електроенергії. З іншого боку, сільське господарство має в своєму розпорядженні великі власні вторинні теплові ресурси, але через їх низький температурний рівень вони використовуються недостатньо. Широке залучення в енергетичний баланс аграрної галузі теплових насосів (ТН) -- перспективний напрям, що дозволить використовувати теплові ресурси низькопотенційної енергії, та дає змогу забезпечити скорочення енергетичногодефіциту і охорону довкілля.
Енергетична доцільність застосування теплових насосів як енергод-жерела переконливо доведена результатами значної кількості наукових дослі-джень і досвідом експлуатації мільйонів ТН у багатьох країнах світу.Сьогодні в світі успішного експлуатується понад 130 млн теплонасосних установок різного функціонального призначення, загальною вартістю приблизно $125 млрд.
В Україні, на жаль, на сьогодні важко вказати який-небудь інший нап-рям розвитку нової техніки і технології, який знаходився б у такій суперечності як зы своїми потенційними можливостями, так і з рівнем розви-тку в інших країнах світу. Якщо в розвинених країнах і в таких, що роз-виваються, кількість працюючих ТН різного функціонального напряму нараховується мільйонами, то в Україні працюють лише одиничні установки.
Доречно зазначити, що впровадження ТН у всіх країнах світу прохо-дило і відбувається за істотною державною підтримкою у вигляді двоступе-невого тарифу на закупівлю електроенергії, субсидій покупцям ТН, субсидій і грантів виробникам теплонасосного устаткування і фірмам, які впровад-жують ТН, податкових або кредитних пільг.
В Україні створення і впровадження ТН базується переважно на ентузіазмі виконавців.
Принцип роботи теплового насоса можна розглянути на прикладі вертикальної бурової скважини, в якій резервуаром тепла є навколишній грунт, який нагрівається як за рахунок радіогенного тепла, яке йде з глибин землі, так і за рахунок сонячної радіації (рис. 1).

Рис. 1. Принцип роботи теплового насоса

Рідкий енергоносій, наприклад фреон, надходить в скважину (шлях 1-2-3), отримує тепло, що йде від грунту, нагрівається і випаровується, перетворюючись на газ. Далі фреон, уже у вигляді газу, проходить по шляху 3-4-5 та надходить до компресора, в якому стискується. А як відомо, газ при стисненні (збільшенню тиску) нагрівається. Таким чином, нагрітий фреон надходить у теплообмінник, де віддає своє тепло теплоносію, наприклад тосолу або антифризу, що циркулює в системі опалення. Віддавши тепло, фреон знову конденсується і вже у вигляді рідини знову надходить до скважини і при цьому цикл роботи теплового насоса повторюється. Отже, за допомогою теплового насосу можлива передача теплової енергії від джерела теплоти з низькою температурою до використовувача теплоти з високою температурою.
Теплові насоси -- це компактне, економічне і екологічно чисте устаткування, що дозволяє отримувати тепло для  гарячого водопостачання і опалювання будівель та холод для кондиціювання приміщень за рахунок використання тепла поновлювальних низькопотенціальних джерел (тепло грунту, грунтових, артезіанських вод, озер, морів, тепло повітря).На відміну від газових котлів, котлів на рідкому і твердому паливі, теплові насоси мають відмінні показники економічності роботи (щомісячні витрати зменшуються від двох до скеми разів!).
 
Типи теплових насосів
Теплові насоси можна розподілити на такі типи:
1.     «Повітря-повітря» -- використання енергії атмосферного повітря, що відводиться з приміщення, з подальшою передачею тепла повітрю, яке подається для обігріву приміщення.
2.     «Грунт-вода» -- використання енергії грунту.
3.     «Повітря-вода» -- використання енергії атмосферного повітря, що відводиться з приміщення, з подальшою передачею тепла на воду в системі опалювального контура.
4.     «Вода-вода» -- використання енергії грунтових, артезіанських, термальних вод, грунтове тепло, що переноситься робочою рідиною до теплового насоса з подальшою передачею тепла на воду в системі опалювального контура.
5.     «Вода-повітря» -- використання енергії грунтових, артезіанських, термальних вод, грунтове тепло, що переноситься робочою рідиною до теплового насоса з подальшою передачею тепла повітрю, яке подається для обігріву приміщення.

По суті, теплові насоси цього типу -- це сучасні кондиціонери, які можуть не тільки охолоджувати влітку, а й обігрівати взимку. Вони дешеві в установці, оскільки не вимагають прокладки зовнішнього колектора, досить економічні і тихі.Проте, є одне «але». На жаль, досить-таки суворі і холодні зими в Україні не дозволяють користуватися цим видом теплових насосів як основним джерелом тепла, оскільки їх робота гарантується при температурі навколишнього повітря до -70С (в деяких випадках -- до -150С), при цьому вже при температурі  -30С велика частина електричної енергії йде на відтоплювання теплообмінника (зовнішнього блоку) і ефективність роботи різко погіршується.
 
 
Грунт -- це, мабуть, найбільш універсальне джерело розсіяного тепла. Він акумулює сонячну енергію і цілий рік підігрівається зсередини, від ядра землі. При цьому він завжди «під ногами» і здатний віддавати тепло незалежно від погоди. Адже на глибині вже 5-7 м температура практично постійна протягом всього року. Необхідна енергія збирається теплообмін-ником, заглибленим у землю, і акумулюється в носієві, який потім насосом подається у випарник і повертається назад за новою порцією тепла. Як такий переносник енергії використовують незамерзаючу рідину на основі етиленгліколю або пропіленглюколю. Існує два типи колекторів: грунтовий колектор і грунтовий зонд. Вибір залежить від особливостей кожної ділянки, його площі, геології тощо.Грунтовий колектор (горизонтальний) є довгою трубою, горизонтально укладеною під шаром грунту. Грунтові зонди (вертикальні колектори) -- це система довгих труб, що опускаються в глибоку свердловину (50-150 м).
 
За універсальністю застосування у наших кліматичних умовах цей тип насосів наразі програє іншим типам насосів. Хоча самі насоси дешевші, і прокладки труб або буріння свердловин не вимагається, але з морозного повітря багато тепла не відбереш. Тому такі теплові насоси рекомендується використовувати тільки в південних областях і в Криму, де максимальна температура взимку не опускається нижче -15°С. Конструктивно пристрої типу «повітря-вода» виконуються за двома компонувальними схемами: спліт і моно. У першому випадку установка складається з двох блоків, сполучених комунікаціями. Один, зовнішній, включає могутній вентилятор і випарник (вмонтовується на ділянці недалеко від будинку). Другий, внутрішній, містить конденсатор і автоматику і встановлюється в приміщенні. Компресор може розташовуватися або зовні, щоб не шумів у будинку, або у внутрішньому модулі. У моноблоках всі елементи збираються в загальному корпусі і вмонтовуються в будинку, а з вулицею з'єднуються гнучкими воздуховодом. Є моноблоки, що допускають як зовнішній, так і внутрішній монтаж. Останніми роками, у зв'язку з погіршенням вентиляції житла через широке застосування нових герметичних вікон з склопакетами, теплові насоси «повітря-вода» отримали додатковий розвиток. Крім опалювання і підготовки гарячої води, деякі моделі можуть не тільки працювати в системах вентиляції, а й використовувати тепло відпрацьованого повітря приміщень.
 
Джерелом тепла в цьому типі теплових насосів можуть бути поверхневі (річки, озера) або грунтові води (свердловини), а також скидна вода технологічних установок. Самі насоси майже не відрізняються від тих, які працюють на земляному контурі. Але завдяки вищій температурі теплоносія взимку річна ефективність застосування пристроїв типу «вода-вода» виявляється найвищою.

У цих теплових насосах теплова енергія береться з грунту, і через компресор безпосередньо передається повітрю, яке використовується для опалювання будівель, тим самим відпадає необхідність у використанні проміжного теплоносія (води). Джерелом тепла в цьому типі теплових насосів можуть бути поверхневі (річки, озера) або грунтові води (свердловини), а також відпрацьована вода технологічних установок. Самі насоси майже не відрізняються від тих, які працюють в грунтовому контурі. Але завдяки вищій температурі теплоносія взимку річна ефективність застосування пристроїв типу «вода-повітря» виявляється дуже високою.

            В агропромисловому комплексі існують дві основні галузі застосування теплових насосів: у лініях первинної обробки молока і для теплопостачання стійлових приміщень. Так, на молочних фермах істотну частку витрат енергоресурсів (до 50%) становлять витрати електроенергії на привід компресорів холодильних машин, призначених для охолоджування свіжовидоєного молока і на нагрів води для санітарно-технологічних потреб.  При цьому низькопотенціальним джерелом теплової енергії слугує в основному свіже молоко ферм. При охолоджуванні 1лмолока з 30°С до 4-6°С виділяється 85-100 кДж теплоти. Цього тепла, а також енергії,  витраченої на привід компресора, достатньо для нагріву 1 л води дотемператури 25-35°С. При використанні сучасних доїльнихустановок у технологічному процесі потрібна гаряча вода з температурнимизначеннями +30- 60°С.

Таке поєднання потреби в теплоті і холоді створює сприятливі умови для застосування теплових насосів.

Крім того, з вентильованим повітрям стійлових приміщень відводиться значна кількість теплоти, яка також успішно може бути використана як низькопотенціальне теплоджерело для теплових насосів.
Таким чином, застосування теплових насосів на тваринницьких фермах забезпечить одночасно охолоджування свіжого молока, нагрів води для санітарно-технологічних потреб, кондиціонування повітря в стійлових приміщеннях, теплозабезпечення виробничих приміщень тощо.
 Теплові насоси, без сумніву, є найбільш перспективними серед джерел «нетрадиційної енергетики» для вирішення проблем енергозбереження завдяки можливості «черпати» поновлювану енергію з навколишнього середовища.


 
Віктор РОЖЕНКО,
Ігор КАЛЕНДРУЗЬ, старші наукові співробітники УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого,
Ігор РОЖЕНКО, студент НУХТ
 
 12 листопада 2019
Президент України Володимир Зеленський доручив Кабінету міністрів до 30 червня 2020 року вжити заходів для затвердження переліку об’єктів концесії.
Президент України Володимир Зеленський доручив Кабінету міністрів до 30 червня 2020 року вжити заходів для затвердження переліку об’єктів концесії.
12 листопада 2019
 12 листопада 2019
Компанія AGCO оголосила про давно заплановані зміни в управлінні AGCO/Fendt у Марктобердорфі.
Компанія AGCO оголосила про давно заплановані зміни в управлінні AGCO/Fendt у Марктобердорфі.
12 листопада 2019
 12 листопада 2019
Завдяки технології Smart Plowing KUHN доводить, що тепер можна орати ділянки будь-якої форми, покращуючи при цьому комфорт роботи.
Завдяки технології Smart Plowing KUHN доводить, що тепер можна орати ділянки будь-якої форми, покращуючи при цьому комфорт роботи.
12 листопада 2019
 12 листопада 2019
Компанія АМАКО УКРАЇНА пропонує своїм клієнтам ексклюзивні умови придбання тракторів і комбайнів Massey Ferguson на спеціальних умовах з гарантією* на 3 роки за умови придбання до кінця 2019 року.
Компанія АМАКО УКРАЇНА пропонує своїм клієнтам ексклюзивні умови придбання тракторів і комбайнів Massey Ferguson на спеціальних умовах з гарантією* на 3 роки за умови придбання до кінця 2019 року.
12 листопада 2019
 12 листопада 2019
Міністерство сільського господарства США (USDA) прогнозує врожай пшениці в Україні в 2019/20 МР на рівні 29 млн тонн, що на 0,3 млн тонн більше, ніж очікувалося раніше.
Міністерство сільського господарства США (USDA) прогнозує врожай пшениці в Україні в 2019/20 МР на рівні 29 млн тонн, що на 0,3 млн тонн більше, ніж очікувалося раніше.
12 листопада 2019
 12 листопада 2019
У разі проведення референдуму абсолютна більшість українців проголосували б за продовження мораторію на продаж землі сільськогосподарського призначення.
У разі проведення референдуму абсолютна більшість українців проголосували б за продовження мораторію на продаж землі сільськогосподарського призначення.
12 листопада 2019

Please publish modules in offcanvas position.