НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ
імені ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО”
ЗВІТ
з лабораторної роботи №7
з навчальної дисципліни “Основи фізики традиційних та альтернативних джерел енергії”
Тема:
Ефективність використання теплового насосу типу ґрунт – рідина потужністю 6 кВт
Варіант 3
Мета роботи: вивчити принцип роботи теплонасосної установки. Опанувати методику визначення СОР та розрахунок горизонтального ґрунтового теплообмінника.
Теоретичні відомості:
Тепловий насос (ТН) – це технічний пристрій, що реалізує процес переносу низькотемпературного тепла, не придатного для прямого використання, на більш високий температурний рівень. Універсальним джерелом тепла для України є ґрунт із стабільною температурою +8-12 ˚С, що забезпечує ефективну роботу ТН.
Контур ТН складається з конденсатора, випарника, компресора та терморегулятора. Холодоагент циркулює в контурі, переходячи через різні етапи: у випарнику він поглинає тепло, передане ґрунтовим контуром, компресор стискає його, підвищуючи температуру, а в конденсаторі він віддає тепло опалювальній системі. Цикл повторюється, поки температура не досягне потрібного рівня.
Важливою характеристикою ефективності ТН застосовується коефіцієнт перетворення або опалювальний коефіцієнт СОР (coefficient of performance), що дорівнює відношенню теплової енергії виробленої ТН до спожитої ним електричної: ?=
?
тн
?
, де N – спожита електрична енергія;
?
тн
– вироблена тепловим насосом корисна теплова енергія;
При проектуванні систем опалення з теплонасосними установками (ТНУ) важливо враховувати оптимальний режим експлуатації та обґрунтування потужності. Основні режими роботи ТНУ:
Моновалентний – ТН повністю покриває опалювальне навантаження та гаряче водопостачання (ГВП).
Моноенергетичний – ТН покриває основне навантаження, а електричний нагрівач використовується для пікових навантажень.
Бівалентно-паралельний – ТН забезпечує основне навантаження, додатковий генератор (газовий або твердопаливний) покриває піки.
Бівалентно-альтернативний – ТН та другий генератор працюють по черзі, рівномірно розподіляючи річну потребу в енергії.
Також можливо вбудувати електронагрівач у ТН для покриття піків, де геліоколектор є основним джерелом енергії. Зниження температури в прямому трубопроводі на 1 градус забезпечує до 2,5% економії електроенергії.
Хід роботи
Варіант:
Варіант
3
G, м3/год
0,91
t1, оС;
44
t2, оС
38,2
N, кВт
1,64
Тип ґрунту
Піщаний сухий
Розрахунки при g = 14:
/
Висновок: У роботі опановано принципи роботи теплонасосної установки та методику визначення СОР і розрахунку горизонтального теплообмінника. Визначено СОР – 3,74, що свідчить про високу ефективність системи. Площа теплообмінника становить близько 0,321 м², що забезпечує оптимальну роботу системи. Отримані результати підтверджують ефективність теплонасосних установок у системах опалення та їхню економічну вигідність.