59.1. Загальні відомості про теплові помпи

Перш за все слід відмітити, що теплові помпи у зв'язку з загос-тренням енергетичних та екологічних питань розвитку промисловостіпривертають до себе все більше уваги. Теплові помпи - це пристрої,які сконструйовано більш як 100 років тому, вони використовуютьнизькопотенційне джерело тепла. Це зв'язано з тим, що теплові помпице апарати в яких низькопотенційне тепло, що підводять, переходить втепло більш високого потенціалу. При цьому кількість енергії, що за-трачують на цей процес, значно менша, ніж кількість енергії, щоотримують. Теплові помпи забезпечують економію палива та змен-шують забруднення навколишнього середовища. Слід підкреслити, щотепло, яке утилізують при використанні теплових помп, може бутиприродним або вторинним енергоресурсом.

Таким чином, все вищевказане припускає велику кількість ти-пів теплових помп, які класифікують по різним ознакам:

джерело низькопотенційного тепла - вторинні або природніенергоресурси;

вид енергії, що використовують (утилізація тепла різногопоходження, електрична енергія або інша);

комбінація теплоносіїв: низькопотенційне джерело - середо-вище, що нагрівають (повітря - повітря, повітря - вода та інше);

принцип дії - парокомпресорні, абсорбційні та інші;

тип приводу компресора (електродвигун, двигун внутріш-нього згорання, турбіна та інше).

Найчастіше використовують компресійну теплову помпу, дехолодильний агент почергово здійснює такі перетворення:

випаровується, відбираючи тепло від «холодної» сторони;

розширюється за рахунок підведеної енергії живлення до комп-ресора помпи, при цьому температура підвищується до 90 - 100 °С;

конденсується з одночасним охолодженням на «теплій» сто-роні помпи;

розширюється при проходженні через клапан, що дроселює,при цьому температура падає.

Після цього у випарнику холодильний агент підігрівається йвипаровується, а далі цикл повторюється. Теплові помпи мають мож-ливість реверсу, тобто зміни напрямку обігу й влітку можуть бути ви-користані як охолоджувачі повітря в приміщеннях.

Про ефективність роботи теплової помпи можна судити з теп-лового балансу, який виглядає так:

Q = Q0 + N,

де Q - потужність, здобута в конденсаторі, кВт; Qo - потуж-ність, відібрана у випарнику, кВт; N - потужність, спожита компресо-ром, кВт.

Теоретичний коефіцієнт теплової ефективності можна визна-чити як:

Ф = Q/N = 1 + Q0/N

Максимальний, теоретично можливий коефіцієнт тепловоїефективності, визначений за циклом Карно, можна визначити як:

Фшах = T/(T - T0),

де Т - температура конденсації, К°; Т0 - температура випаро-вування, К°.

Фактичний коефіцієнт теплової ефективності помпи є меншимвід теоретичного в результаті механічних, теплових та інших втрат,що виникають при цих процесах.

Ефективність застосування теплової помпи залежить від різ-ниці температур конденсації та випаровування холодильного агента,тому, як видно з формули, робота помпи є ефективнішою при змен-шенні цієї різниці температур.

Реальні коефіцієнти теплової ефективності теплових помп зна-ходяться звичайно в межах від 2 до 5. Це означає, що від 1 кВт/рікпідведеної електричної енергії можна одержати 2 - 5 кВт/рік тепловоїенергії.