Розділ «1.4. ПЕРИФЕРІЙНЕ УСТАТКУВАННЯ»

1.4.1. Призначення периферійного устаткування

Ефективність теплових насосів у значній мірі визначається доцільним розміщенням їх у загальній енергосистемі промисловості й сільського господарського виробництва або в комплексі суспільних будинків. Включення теплового насоса в суспільну систему здійснюється за допомогою периферійного устаткування для теплонасосних установок.

До периферійного устаткування теплових насосів відноситься устаткування, необхідне для відбору теплоти від джерела й забезпечення доцільного підключення до споживача.

Відбір теплоти від джерела тепла здійснюється безпосередньо за допомогою випарника або шляхом включення проміжного контуру циркуляційної води або розсолу. Складовою частиною периферійного устаткування з боку джерела тепла є теплообмінник, конструкція якого повинна відповідати умовам використання тепла й теплоносія. Поряд із ґрунтовими й сонячними колекторами широке поширення одержали теплообмінники на рідких теплоносіях, наприклад кожухотрубні й повітряні.

Використання енергії, що виділяється в конденсаторі теплового насоса, здійснюється теплоспоживачем безпосередньо або шляхом підключення проміжного контуру циркуляції води. До складу периферійного устаткування з боку споживачів тепла входять різні системи низькотемпературного опалення й теплообмінники для підготовки технологічної теплоти.

Можливості джерел утворювати теплоту й потреби теплоспоживача не завжди збігаються за часом. Тому для забезпечення економічної експлуатації теплових насосних установок необхідно використати акумулятори, що вирівнюють попит та пропозицію тепла в часі. Теплові акумулятори є периферійним устаткуванням і служать для тимчасового підключення джерел і споживачів тепла, що сприяє підвищенню економічності системи.

Економічна й технологічна схема підключення теплонасосної установки тільки в рідких випадках може бути реалізована шляхом прямого з'єднання випарника із джерелом тепла й конденсатором зі споживачем. Складність підключення теплонасосної установки збільшується при проміжному підключенні додаткового теплоносія й, отже, теплообмінника в системі між тепловим насосом, джерелом і споживачем тепла, тимчасовому підключенні акумулятора, королюванні параметрів джерела й споживача тепла з оптимальними умовами експлуатації системи й зміни складу працюючих апаратів у комплекті теплового насоса залежно від навантаження.

Акумулятори й обчислювальна техніка завершує перелік периферійного устаткування теплових насосів.

1.4.2. Сонячні колектори

1.4.3. Сонячний абсорбер

Прогрес у використанні сонячної енергії розвивався як у напрямку створення високоефективних сонячних колекторів, так і розробки простих і дешевих панельних елементів, які ефективні, незважаючи на невеликий ККД. Завдяки високій економічності вони знайшли застосування для нагрівання басейнів, а також як джерело теплоти для теплових насосів.

Якщо не враховувати верхнє покриття сонячного колектора, тобто прийняти коефіцієнт прозорості т=1, то коефіцієнт теплопередачі сонячної енергії к буде значно більше. Такі сонячні колектори, що не мають верхнього покриття називаються сонячними абсорберами, а при великорозмірних елементах - також енергетичним дахом або фасадом. Зі зменшенням температури навколишнього середовища продуктивність сонячного абсорбера інтенсивно знижується. Між тим є можливість приросту енергії за допомогою теплового насоса.

При слабкому опроміненні на покритих росою й інеєм поверхнях значення к зростає і становить близько 25...34 Вт/(м К). Отже можливо одержати більшу ефективність ніж для сухих поверхонь. Можна спостерігати, що тільки при шарах інею або снігу товщиною близько 8 мм к знову стає рівним такому ж значенню як і для сухих поверхонь.

Необхідно враховувати деякі особливості установок з абсорберами, які багато в чому визначаються пологою кривою й тісним взаємозв'язком з метеорологічними характеристиками - температурою й радіацією. При цьому протягом дня виникають значні коливання температури випару, які можуть привести, насамперед у літній період, до неприпустимо високої температури й тиску усмоктування в установках споживачів гарячої води.

Таким чином, сонячні абсорбери можуть конкурувати як із сонячними колекторами, так і з повітряними оребренними теплообмінниками із примусовою циркуляцією повітря. Переваги теплонасосних установок із сонячними абсорберами в порівнянні з такими ж установками із сонячними колекторами - у менших капіталовкладеннях і значно більшому числі годин роботи з повним навантаженням. До недоліків - трохи знижені значення коефіцієнтів перетворення теплового насоса.

1.4.4. Теплообмінники для використання рідких теплоносіїв

Ґрунтові теплообмінники