*112699*

Студ. 5 курса Чебанова Т.О.

Ростовский государственный строительный университет

Термодинамический анализ возможностей использования хладагентов в цикле одноступенчатой теплонасосной

установки

Теплоснабжение является одним из социально значимых секторов энергетики, в первую очередь обеспечивающим жизненно важные благоприятные условия для проживания и работы людей.

Существенное улучшение экономических и экологических характеристик производства тепловой энергии можно достичь с помощью тепловых насосов.

Актуальной является проблема использования в тепловых насосах систем теплоснабжения хладагентов, не влияющих на озоновый слой и на глобальное потепление.

В данной работе проведено сравнение термодинамических свойств хладагентов, возможных к применению в течение последующих двух десятилетий (в так называемый переходный период) и выбор наиболее «выгодного» хладагента для работы теплового насоса в режимах горячего водоснабжения (ГВС) и отопления.

Решение этой задачи особенно актуально в связи с тем, что в настоящее время многие тепловые насосы работают на хладагенте R407 и имеют термодинамический предел использования ~50 ⁰С. Однако в ряду озонобезопасных хладагентов существуют фреоны, термодинамические свойства которых позволяют получать теплоноситель с более высокими значениями температур.

Расчет и сравнение реальных теплонасосных циклов произведены для хладагентов, широко применяющихся в теплонасосных установках (ТНУ) в настоящее время. Фреоны R 134а, R 22, R 717, R 124, R 407С позволяют получить горячую воду для использования её в целях горячего водоснабжения и низкотемпературного отопления с температурами в пределах 60 °С. В качестве низкопотенциальных источников теплоты (НПИТ) приняты морская вода (t_н = 4 °С), грунт (t_н = 8 °С), грунтовые воды (t_н = 16 °С), холодная водопроводная вода в летний период (t_н = 15 °С), морская вода (t_н = 24 °С), сбросной воздух (t_н = 24 °С) и сточные воды (t_н = 30 °С).

Результатом проведенных расчетов стало построение графиков зависимости коэффициента преобразования, μ, от температуры НПИТ, t, для пяти хладагентов, работающих в двух режимах – ГВС и отопление.

Рисунок 1. Изменение коэффициента преобразования с ростом температуры НПИТ при t_в = 40 °С для хладагентов R 134а, R 22, R 717, R 124, R 407С

Рисунок 2. Изменение коэффициента преобразования с ростом температуры НПИТ при t_в = 60 °С для хладагентов R 134а, R 22, R 717, R 124, R 407С

Как видно из графиков на рисунках 1 и 2, одноступенчатая теплонасосная установка может обеспечить требуемый уровень температур для горячего водоснабжения с помощью хладагентов R-134, R-22, R-717, R-124, R-407 при температурах нижнего источника теплоты (НИТ) от 4 до 30 ⁰С с коэффициентами преобразования μ от 2,7 до 5,5. Наибольшими значениями μ в диапазоне температур НИТ от 4 до 16 ⁰С обладает R-22, а в диапазоне НИТ свыше 16 ⁰С – R-124. При использовании ТНУ для работы в режиме низкотемпературного отопления более высокие значения μ у хладагентов R-22 и R-124.

Интенсивное развитие теплонасосной техники в мире подтверждает прогноз Международной энергетической конференции ООН о том, что к 2020 г. в развитых странах значительно возрастет доля теплоснабжения от теплонасосных установок. Учитывая это, в Энергетическую стратегию России впервые включены ТНУ на период до 2030 года как одно из перспективных направлений.

Литература:

1. Горшков В. Г. Тепловые насосы. Аналитический обзор // Справочник промышленного оборудования. 2004. № 2, с. 47;

2. Закиров Д.Г. Будущее – за теплонасосными технологиями // Новости теплоснабжения. 2008. № 8, с. 39;

3. Мазурова О.К. Методические указания по расчету тепловых насосов для теплоснабжения. Ростов-на-Дону: Рост. гос. строит. ун-т., 2004. – 19 с.;

4. Проценко В.П. О статье А.П. Баскакова «Медовый месяц теплонасосов» в российских журналах // Энергосбережение и водоподготовка. 2010. №3(65). С. 52;

5. Соколов Е. Я., Бродянский В. М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. Учеб. пособие. М.: Энергоиздат, 1981. – 320 с.;

6. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года. Утверждена распоряжением Правительства РФ от 13.11.2009 №1715-р.