Розділ «1.1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ЩОДО ТЕПЛОВИХ НАСОСІВ»

Коефіцієнт використання первинної енергії - відношення корисної енергії до підведеної первинної енергії. Корисна - енергія, що надходить у розпорядження споживачів після останнього технічного перетворення й використається для технологічних потреб.

Коефіцієнт використання первинної енергії (КПЄ) ураховує не тільки КОП, але й ККД перетворення первинної енергії в роботу приводу компресора. КПЕ особливо важливий при розгляді теплових насосів, до яких підводять тільки тепло. У їхніх комбінованих схемах потоки тепла й роботи не завжди помітні. КПЕ можна представити як відношення

При застосуванні теплового насоса як джерела теплоти £п показує, наскільки ТН вигідний у порівнянні зі звичайним водогрійним (паровим) котлом. Так, якщо, за привід взяти двигун дизеля з т|т = 0,4, то КПЕ = 0,4 * 3,1 = 1,24. Інакше кажучи, тепловий насос дає на 24 % більше тепла, чим пряме спалювання палива. Якщо ж додатково використати 35 % первинної енергії, шо перетворилася в тепло на вихлопі й у радіаторі дизеля, то КПЕ відповідно зросте й складе КПЕ = 1,24 + 0,35 = 1,59. З порівняння наведених даних з КПЕ = 0,7 0,8 звичайної системи теплопостачання з котельні, витікає, що тепловий насос дає вдвічі більше корисного тепла на одиницю використаного палива.

Для компресійних ТН з електроприводом коефіцієнт використання первинної енергії

для абсорбційного ТН

Коефіцієнти £п к і £п а приблизно рівні, це видно з наступного приклада: £па~0,9, якщо коефіцієнт перетворення є-3, коефіцієнт корисної дії електричної станції г)к=0,3, коефіцієнт тепловикористання £а=1,4 і ККД опалювального котла л.ок = 0,65.

З рівняння г = ()т / Рел з урахуванням коефіцієнта перетворення кругового циклу Карно єк КОП можно знайти в виді

де То - температура випару; Т - температура конденсації; V - ступінь термодинамічної досконалості реального процесу.

Виходячи з останнього рівняння на рис. 1.1 представлені дані розрахунків коефіцієнтів перетворення циклу Карно й реальних циклів дійсних теплонасосних установок залежно від різниці між температурою конденсації Тк й температурою кипіння Т0.

Рис. 1.1. Коефіцієнти перетворення є і єк в залежності від різниці АТ = ТК-Т0: а - цикл Карно; б -реальні цикли

Як видно з рис. 1.1, коефіцієнти перетворення дійсних установок більше мінімального значення, необхідного при заміні традиційних типів установок опалення (І...2,5). Розрахунки, виконанні для ряду ТН, дозволяють вважати, що строки окупності первинної енергії завжди дуже малі - безумовно нижче строку окупності капіталовкладень. У цілому на основі енергетичної оцінки ТН за допомогою коефіцієнтів перетворення й тепловикористання можна розрахувати ступінь використання первинної енергії Й, отже, дати енергетичну оцінку з господарських позицій, визначати строк окупності первинної енергії й знаходити коефіцієнти перетворення, безумовно перевищуючі мінімальне значення.

З рис. 1.1 слідує, що зі зменшенням різниці температур коефіцієнт перетворення зростає. Температура кипіння залежить насамперед від температури джерела тепла Тц, а температура конденсації визначає робочу температуру 7]у, наприклад у лінії, що подає, опалювальної мережі Ти.

Таким чином, висока енергетична ефективність ТН досягається при незначній різниці температур джерела тепла й робочої температури. Використання теплоти, що відходить, і особливо енергії навколишнього середовища за допомогою теплового насоса не вимагає великих витрат приводної енергії при незначній різниці між робочою температурою й температурою навколишнього середовища - в інтервалі від 40 до 50 °С.

Приклад. Визначити економію палива при використанні теплонасосної установки для опалення замість котельні. Теплове навантаження бв-И600 кВт при температурі води у трубопроводі, що подає, Т| =80 С. Коефіцієнт трансформації теплового насоса є = З, ККД електромереж ^=0,95, ККД котельні л.к=0,85.

Рішення. Потужність, споживана електродвигуном компресора теплонасосної установки, рз =&/є=11600/3=3900 кВт.

Споживана потужність із урахуванням втрат в електромережах рз = рз 1 Лс= 3900/0,95=4100 кВт.

Витрата палива на КЕС для вироблення електроенергії для приводу компресора теплонасосної установки

Дт = />^3С =4100-0,35=1435 кгуліУгод, де 6кзс= 0,34...0,36 кг у.п./(кВт-год) - питома витрата умовного палива на ІкВт-год електроенергії, вироблюваної на КЕС.

Витрата палива в котельні на вироблення 41,9 ГДж/год (11600 кВт) тепла

5кот=2в/(2нПк) =41,9-106/{29300 - 0,85)= 1680 кгу.п./год. Економія умовного палива