暖房と給湯用のヒートポンプ。スキーム、説明

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暖房や給湯用のヒートポンプ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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ヒートポンプは、機械的エネルギーを消費することにより、加熱の低い物体 (環境) からより高温の物体 (環境) への移動を可能にする機械です。ヒートポンプで発生するプロセスは、冷凍機の作動流体によって実行されるプロセスの逆です。ヒートポンプの理論上の限界サイクルは、逆カルノーサイクルです。

ヒートポンプは、非従来型の再生可能で環境に優しく経済的なエネルギー源であり、さまざまな施設の暖房や給湯に使用される熱エネルギーを生成するように設計されています。ヒートポンプは動作中に、地熱エネルギーだけでなく、地球に蓄積された太陽エネルギー（地下水）も利用します。さらに、ヒートポンプは、都市、産業施設、処理施設からの廃水の熱エネルギーを利用するために使用できます。高いエネルギー変換率 (η>3.0) により、これらの設定を使用する可能性が広がります。

世界エネルギー会議 (WEC) の予測によると、2020 年までに先進国の公共暖房供給の 75% がヒートポンプによって提供されることになります。この予測は、多くの国における熱供給の実際的な組織化によって正当化されます。たとえば、スウェーデンではヒートポンプによる公共熱供給が約 50 パーセント、米国では 37 パーセント近くになっています。

ロシアはヒートポンプ技術の開発が大きく遅れており、今この分野で多大な努力をする必要がある。ロシアでは、主に厳しい気候条件により、HP を使用した熱生産は他の先進国と比べて収益性が高くなります。

技術的には、ヒートポンプ (「フレオンボイラー」) は、低温の熱源から媒介物を介して高温の消費者 (暖房システム) に熱を伝達する設備です。

どの冷凍ユニットも同じプロセスに従って動作します。熱源は、自然界で放散される熱または技術熱です。

前者の場合、原則として、これらは地下水、温泉、または不凍貯水池であり、後者の場合 - 温度+5〜40の冷却塔の熱、換気排出物、産業排水、処理施設などです。 +XNUMX°C、暖房や給湯に直接使用することはできません。

HP の効率は熱源の温度によって決まり、どのタイプのボイラーよりも大幅に高く、さらには電気ヒーターよりも高くなります。温度に応じて、消費電力HPが1 kWの電源では、3〜7 kWの熱電力を暖房システムに供給できますが、不足している2〜6 kWは電源から「取得」されます。 HP の投資回収期間は、ソースの温度と設置の構成に応じて、数か月から XNUMX 年になる場合があります。 HP は大気中に排出物を出さないため、ボイラーと比較して環境に優しい設備です。

現在、ロシアにおける HP の生産と導入は、主にノボシビルスクにある 10 つの株式会社に集中しています。これらは、9 kW ～ 25 MW の容量の蒸気圧縮 HP を製造する CJSC Energia であり、電気式および内燃エンジンによって駆動され、HP の排熱を利用します。CJSC Teplosib は、単位熱量を備えた吸収臭化リチウム HP を開発します。容量 5 kW 以上、最大 10 ～ XNUMX MW。

CJSC「Istochnik」によって製造されたヒートポンプは、圧縮タイプ、単段、自動化されており、熱出力が調整可能で、熱とエネルギーを生成するように設計されています（図8.1）。

暖房および給湯用ヒートポンプ
図8.1。ヒートポンプ図

どのように動作します 作動物質（オゾンに優しいフロン K 22、K 134、K 142）の相変化による、低温の環境熱源から高温の熱消費者への熱の変換（伝達）に基づいています。

任命

ヒートポンプが使用されています：

自律的な熱と給湯、および産業および民間施設の空調と冷却用。
木材や穀物の乾燥用。
プールや養魚場の水を加熱するため。
技術サイクルの冷却と一定の水温の維持に使用され、汚染を引き起こす冷却塔の置き換えが可能になります。

の特性

主な技術的特徴：

熱出力: 3 - 10 kW;
0,86 時間あたりの平均電力消費量: 2 ～ 500 kWh。

HP は非常にエネルギー効率の高い設備であり、268 kg の石炭、84 kg の燃料油、58 立方メートルを節約します。生成される熱の Gcal ごとにガスの m。

ヒートポンプは全自動で作動します。電気ボイラーと比較した設備投資の回収期間は 1 年、石炭ボイラーは 1 年、石油ボイラーは 2 ～ 3 年です。表 8.1 にヒートポンプの特性を示します。

表 8.1. ヒートポンプの価格と特徴

（クリックして拡大）

主電源からの電力消費量と発熱量は次の温度で与えられます。

熱源 - +8°C;
熱供給 - (58-43)°C.

熱源の温度が 80℃ を超えると、kW の出力電力の価格が下がります。

このシステムにより、電気と熱の両方を同時に発生させることができます。

オーバーホール前の HP 耐用年数:

レシプロコンプレッサーを備えた HP の場合は 45000 時間。
スクリュー圧縮機付きの HP で 60000 時間。

著者：マゴメドフA.M.

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