|
Тепловые насосы
Компрессионные
тепловые насосы с приводом от двигателя внутреннего сгорания
Компрессионные тепловые насосы также
могут работать с приводом от тепловых двигателей. В этом случае
весь агрегат состоит из компрессионного теплового насоса и
теплового двигателя. Преобразование химической энергии топлива в
теплоту происходит непосредственно внутри теплового двигателя
(например, в цилиндре двигателя внутреннего сгорания) или
снаружи, причем теплота горючего газа передается к рабочему телу
двигателя (например, двигатель Стирлинга). В двигателе в
соответствии с термодинамическим круговым циклом часть теплоты
переходит в механическую энергию, которая приводит в действие
собственно компрессионный тепловой насос, благодаря чему
повышается полезный температурный уровень низкотемпературной
окружающей среды или отработанной теплоты. Отработанная теплота
двигателя также может быть использована в качестве полезного
тепла. Теплообменник или теплообменники отработанной теплоты в
зависимости от температурных условий подключаются параллельно
или последовательно с конденсатором компрессионного теплового
насоса или теплота подводится к специальным потребителям.
В качестве приводов в принципе могут быть использованы тепловые
двигатели всех типов, однако наиболее удобны газовые и дизельные
двигатели, так как они работают на природном газе и нефти —
высококачественных носителях первичной энергии, применяемых в
настоящее время для отопления. В связи с уменьшением запасов
топлива и ростом цен важно обеспечить значительную экономию
топливных ресурсов. Получение тепла с помощью такой двигательной
отопительной установки может сократить расход первичной энергии
примерно вдвое по сравнению с обычным способом получения тепла
при сжигании топлива
В тепловых насосах с приводом от газовых двигателей в качестве
привода применяют как специальные газовые двигатели
(стационарные двигатели) для больших мощностей, так и
модифицированные карбюраторные двигатели грузовых автомобилей с
повышенным сроком службы для небольших мощностей.
Применение тепловых насосов с
газовым двигателем при наличии природного газа позволяет
значительно снизить расход первичной энергии для отопительных
установок. Использование городского газа намного уменьшает
эффективность системы из-за низкого коэффициента полезного
действия при получении газа из угля.
Для тепловых насосов с приводом от дизельного двигателя наиболее
часто применяют двигатели грузовых автомобилей, которые имеют
разветвленную сеть пунктов по техническому обслуживанию. По
конструкции тепловые насосы с дизельным двигателем почти не
отличаются от тепловых насосов с газовым двигателем. Однако их
значимость по сравнению с газовыми двигателями не столь высока в
связи со сложившимся дефицитом нефти. Как следует из различных
литературных источников и изданий фирм, можно достичь
коэффициента преобразования равного 1,8—1,9. Сравнительные
испытания тепловых насосов с газовым и дизельным двигателем при
различных источниках теплоты (отработанный воздух, отработанная
вода, грунтовый аккумулятор, солнечные коллекторы и т.д.),
проведенные на экспериментальном жилом доме на две семьи в
Швейцарии, дали для теплового насоса с дизельным двигателем
коэффициент преобразования = 1,68—2,43, а для теплового насоса с
газовым двигателем = 1,25—2,12.
Особой проблемой в тепловых насосах с приводом от двигателя
внутреннего сгорания является конструкция теплообменника
отработавших газов, который в зависимости от вида газа или
дизельного топлива и его сгорания в двигателе должен иметь
достаточный срок службы, несмотря на коррелирующее воздействие
составляющих отработанных газов.
|
