Войти
Абсорбционный тепловой насос (AHP) представляет собой тепловой насос, приводимый в действие тепловой энергией, такой как сжигание природного газа, водяного пара, нагреваемого солнечными батареями, воздуха или воды, нагреваемой геотермальными источниками, в отличие от компрессионных тепловых насосов, которые приводятся в действие механическим [необходима цитата ] AHP более сложны и требуют более крупных агрегатов по сравнению с компрессионными тепловыми насосами. В частности, меньшая потребность таких тепловых насосов в электроэнергии связана только с перекачкой жидкости. Их применение ограничено теми случаями, когда электричество является чрезвычайно дорогим или доступно большое количество неиспользованного тепла при подходящих температурах, и когда мощность охлаждения или нагрева превышает потребляемую тепловую мощность. Абсорбционные холодильники также работают. работают по тому же принципу, но не реверсивны и не могут служить источником тепла. [необходима ссылка ]
Система теплового насоса состоит из некоторых основных узлов, таких как генератор, конденсатор, испаритель, абсорбер и теплообменник, а также всасывающее устройство, защитный насос (solut ионный насос и насос хладагента). В простейшем случае также требуется пять теплообменников (на каждый компонент и внутренний теплообменник). Другие компоненты включают теплообменники раствора, клапаны, а также всасывающее устройство, защитный насос (насос раствора и насос хладагента) и другие вспомогательные части.
Для циркуляции абсорбционного теплового насоса необходимо абсорбер, генератор и насос можно рассматривать как «тепловой компрессор». Абсорбер эквивалентен входной стороне компрессора, а генератор эквивалентен выходной стороне компрессора. Абсорбент можно рассматривать как жидкость-носитель, которая транспортирует образующийся газообразный хладагент со стороны низкого давления цикла на сторону высокого давления.
Поскольку основные компоненты устройств, которые Для достижения трех целей одинаковы, есть тепловой насос, который позволяет реализовать все рабочие режимы: режим теплового насоса, режим охлаждения и режим теплового трансформатора. Абсорбционный тепловой насос можно использовать в качестве охладителя летом, а зимой его можно использовать в режиме теплового насоса или теплового трансформатора в зависимости от доступного источника тепла.
Показана производительность абсорбционного теплового насоса. на КПД (COP). COP - это отношение удаленного (для охлаждения) или предоставленного (для нагрева) тепла к подводимой энергии. В настоящее время максимальная температура его выхода не превышает 150 ° C. Повышение температуры ΔT обычно составляет 30-50 ° C. Коэффициент холодопроизводительности составляет 0,8–1,6, коэффициент теплопроизводительности - 1,2–2,5, а коэффициент теплопередачи - 0,4–0,5.
При использовании в промышленности абсорбционные тепловые насосы должны быть правильно размещены. с точки зрения энергии, и они должны удовлетворять ограничениям особых характеристик окружающей среды.
По температуре, AHP можно разделить на две категории. В AHP типа 1 температура конденсатора выше температуры испарителя (также называемого усилителем тепла и охлаждением). Приводимый в действие высокотемпературным источником тепла, абсорбционный тепловой насос первого типа отбирает тепло отработанного тепла (отработанное тепло) и выводит теплоноситель средней температуры, который на 30-60 градусов Цельсия выше, чем отработанное тепло. Этот тип более распространен и может быть альтернативой традиционным компрессорным машинам. Коэффициент полезного действия абсорбционного теплового насоса первого типа больше 1, обычно от 1,5 до 2,5.
Тепловой насос состоит из основных компонентов, таких как генераторы, конденсатор, испаритель, абсорбер и теплообменник, например а также всасывающее устройство, защитный насос (насос раствора и насос хладагента) и другие вспомогательные детали. Устройство для вытяжки воздуха удаляет неконденсирующийся газ из теплового насоса и поддерживает тепловой насос всегда в состоянии высокого вакуума.
Технологическая схема абсорбционного теплового насоса (тип 2)В AHP типа 2 температура конденсатора ниже температуры испарителя (также называемого тепловым трансформатором). Абсорбционный тепловой насос типа 2 разумно использует тепло среднетемпературного отходящего тепла, выводя высокотемпературный теплоноситель (горячий водяной пар) на 25-50 градусов Цельсия выше, чем отходящее тепло средней температуры. Абсорбционный тепловой насос типа 2 может приводиться в действие низкопотенциальным отходящим теплом в процессе производства или в природе, что может обеспечить энергосбережение и сокращение выбросов, а также снизить производственные затраты, и он имеет практическое применение в нефтехимической и углехимической промышленности. Коэффициент полезного действия абсорбционного теплового насоса второго типа всегда меньше 1, обычно от 0,4 до 0,5.
Температура абсорбционного теплового насоса (тип 2); Q1 - промежуточный приводной тепловой поток (испаритель); Q2 - высокотемпературный переоцененный расход (абсорбер); Q0 - низкотемпературный сбрасываемый поток (конденсатор).В качестве рабочей жидкости используется смесь жидкости, разные концентрации рабочей жидкости соответствуют разным температурам, температура и концентрация рабочей жидкости циклически меняются. Когда в генератор подается тепло, температура смеси повышается, тем самым повышается концентрация высококипящих компонентов (абсорбента) и выделяется хладагент. Когда хладагент смешивается с хладагентом, находящимся в абсорбере, выделяется тепло. В абсорбционной установке можно использовать несколько типов смеси, но обычно используются вода / бромид лития и аммиак / вода.
Вода является хладагентом, а LiBr - абсорбирующей средой. Системы на воде и LiBr имеют большую мощность и широко применяются в промышленности, размеры варьируются от десятков кВт до нескольких МВт. Первый тип абсорбционного теплового насоса на основе бромида лития - это высокотемпературный источник тепла (пар, высокотемпературная горячая вода, мазут, газ) в качестве движущего источника тепла, раствор бромида лития в качестве абсорбента и вода в качестве хладагента. а низкотемпературный источник тепла (такой как отработанная горячая вода) рециркулируется и используется. [необходима ссылка ]
Аммиак является хладагентом, а вода - абсорбирующей средой. В абсорбере и генераторе поглощение или действие водного раствора аммиака используется для излучения тепла или поглощения тепла. В испарителе и конденсаторе фазовый переход чистого аммиака используется для завершения внешнего поглощения или выделения тепла. Как и в традиционном тепловом насосе, хладагент (аммиак) конденсируется в конденсаторе, а затем выделяется тепло; после расширительного блока давление падает, и хладагент испаряется для поглощения тепла. [необходима цитата ]
Тепловые насосы, работающие на аммиаке / воде, по существу ограничены применением в жилых помещениях, поскольку они коммерчески ограничены лишь небольшими размерами (несколько КВт). Если система поглощает тепло от жилого дома, она работает как холодильная машина; если он отдает тепло внутрь жилого дома, он нагревает дом.
Ключевым компонентом тепловых насосов, использующих аммиак и воду, представленных сегодня на рынке, является теплообменник абсорбера генератора (GAX), который улучшает теплообменник тепловой КПД оборудования за счет рекуперации тепла, выделяемого при абсорбции аммиака водой. Другие инновации, примененные к этому типу теплового насоса, включают эффективное разделение пара, переменный расход аммиака и переменную мощность, а также сжигание газа с переменной производительностью с низким уровнем выбросов.
Одинарные, двойные или тройные итерационные циклы абсорбционного охлаждения используются в различных конструкциях систем солнечного термического охлаждения. Чем больше циклов, тем они эффективнее. [необходима цитата ]
В конце 19 века самым распространенным материалом с фазовым переходом хладагентом для абсорбционного охлаждения было решение аммиака и воды. Сегодня также широко используется комбинация бромида лития и воды. Один конец системы расширительных / конденсационных труб нагревается, а другой конец становится достаточно холодным, чтобы образовался лед. Первоначально природный газ использовался в качестве источника тепла в конце 19 века. Сегодня пропан используется в абсорбционных холодильниках транспортных средств для отдыха. Инновационные водогрейные солнечные тепловые коллекторы могут также использоваться в качестве современного источника тепла «свободной энергии».
Для эффективных абсорбционных холодильников требуется вода с температурой не менее 88 ° C (190 ° F). Обычные недорогие плоские солнечные тепловые коллекторы производят воду только при температуре около 70 ° C (160 ° F), но несколько успешных коммерческих проектов в США, Азии и Европе показали, что плоские солнечные коллекторы, специально разработанные для температура выше 93 ° C (200 ° F) (с двойным остеклением, усиленной изоляцией тыльной стороны и т. д.) может быть эффективной и рентабельной. Также могут быть использованы солнечные панели с вакуумными трубками. Концентрационные солнечные коллекторы, необходимые для абсорбционных холодильников, менее эффективны в жарких, влажных, облачных средах, особенно там, где ночная низкая температура и относительная влажность слишком высоки. Там, где вода может быть нагрета до температуры выше 88+ ° C (190 ° F), ее можно хранить и использовать, когда солнце не светит. [необходима цитата ]
Более 150 лет использовались абсорбционные холодильники сделать лед. Этот лед можно хранить и использовать в качестве «ледяной батареи» для охлаждения, когда солнце не светит, как это было в 1995 Hotel New Otani Tokyo в Японии. Математические модели доступны в открытом доступе для расчетов характеристик аккумулирования тепловой энергии на основе льда.
Земля как огромный и стабильный ресурс аккумулирования тепла, ее неглубокая температура грунта и грунтовые воды также имеют Большое значение имеет широкая перспектива применения в энергопотреблении, особенно для энергосбережения зданий. Используя технологию абсорбционного теплового насоса (охлаждения), геотермальную воду 65-90 ℃ можно использовать для производства охлаждающей воды 7-9 ℃ для летнего кондиционирования воздуха. Разумное использование соответствующей технологии теплового насоса может обеспечить эффективное и всестороннее использование геотермальных ресурсов при различных уровнях температуры, значительно снижая потребление энергии для отопления и охлаждения жилых и коммерческих зданий. Использование геотермальной воды с температурой 65 ℃ и выше (или отработанного / отходящего тепла) для привода абсорбционного теплового насоса для охлаждения и соответствующего типа теплового насоса (нагрев / нагрев) для отопления может обеспечить хорошие энергосберегающие и экономические преимущества. Для низкотемпературных источников тепла 15-25 ° C, приводимых в действие небольшим количеством высокотемпературных источников тепла (например, высокотемпературный пар или прямое сгорание), холодной воды с температурой 7-15 ° C и горячей воды при температуре выше 47 ° C можно приготовить. 1,2,>1,5 при обогреве.
Природный газ является широко используемым источником тепла, поэтому абсорбционные тепловые насосы иногда называют тепловыми насосами, работающими на газе. Кроме того, когда тепловые насосы других источников тепла (например, отработанное тепло) работают в режиме отопления, они могут эффективно удовлетворять потребности в отоплении с перегрузкой в очень холодные периоды за счет дополнительных газовых котлов.
В качестве иллюстрации система привода отходящего тепла может покрывать охлаждающую и нагревательную нагрузки, работая в режиме охлаждения и преобразователя тепла. Возможно, что только одно устройство может обеспечивать ресурсы в городской местности ресурсоэффективным способом в течение большей части года за счет отработанного тепла.
