Bombas de calor para aquecimento e abastecimento de água quente. Esquema, descrição

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Uma bomba de calor é uma máquina que permite a passagem de um corpo menos aquecido (ambiente) para outro mais quente, devido ao dispêndio de energia mecânica. Os processos que ocorrem nas bombas de calor são o inverso dos processos realizados pelo fluido de trabalho na máquina de refrigeração. O ciclo teórico limitante de uma bomba de calor é o ciclo reverso de Carnot.

As bombas de calor são fontes de energia não tradicionais renováveis, amigas do ambiente e económicas e foram concebidas para gerar energia térmica utilizada para aquecimento e abastecimento de água quente para várias instalações. Durante o seu funcionamento, as bombas de calor utilizam a energia solar acumulada pela terra (águas subterrâneas), bem como a energia geotérmica. Além disso, as bombas de calor podem ser usadas para aproveitar a energia térmica das águas residuais das cidades, instalações industriais e instalações de tratamento. Alta taxa de conversão de energia (η>3.0) abre amplas perspectivas para o uso dessas configurações.

De acordo com as previsões do Conselho Mundial de Energia (WEC), das quais se conclui que até 2020, 75 por cento do abastecimento de aquecimento público nos países desenvolvidos será fornecido por bombas de calor. Esta previsão é justificada pela organização prática do fornecimento de calor em vários países: por exemplo, o fornecimento público de aquecimento com bomba de calor na Suécia é de cerca de 50% e nos EUA é próximo a 37%.

A Rússia ficou muito para trás no desenvolvimento da tecnologia de bombas de calor e agora é necessário fazer grandes esforços nessa área. A produção de calor usando HP é mais lucrativa na Rússia em comparação com todos os países desenvolvidos, principalmente devido às condições climáticas adversas.

Tecnicamente, uma bomba de calor ("caldeira Freon") é uma instalação que transfere calor de uma fonte de calor de baixa temperatura para um consumidor de alta temperatura (sistema de aquecimento) através de um intermediário.

Qualquer unidade de refrigeração funciona de acordo com o mesmo processo. A fonte de calor será qualquer calor dissipado na natureza ou calor tecnogênico.

No primeiro caso, via de regra, são águas subterrâneas, nascentes termais ou reservatórios não congelantes, no segundo - o calor de uma torre de resfriamento, emissões de ventilação, descargas industriais, instalações de tratamento, etc. com temperatura de +5 a +40°C, que não pode ser usado diretamente para aquecimento e água quente.

A eficiência do HP é determinada pela temperatura da fonte e é significativamente maior do que qualquer tipo de caldeira e ainda mais aquecedores elétricos. Dependendo da temperatura, uma fonte com 1 kW de eletricidade consumida HP permite emitir de 3 a 7 kW de potência térmica para o sistema de aquecimento, enquanto os 2-6 kW que faltam são "retirados" da fonte. O período de retorno do HP, dependendo da temperatura da fonte e da configuração da instalação, pode ser de vários meses a dois anos. As HPs não produzem emissões para a atmosfera, sendo assim instalações amigas do ambiente em comparação com as caldeiras.

Atualmente, a produção e implementação da HP na Rússia está concentrada principalmente em duas sociedades anônimas, ambas localizadas em Novosibirsk. São elas a CJSC Energia, que produz HPs de compressão de vapor com capacidade de 10 kW a 9 MW, elétricas e acionadas por motores de combustão interna e utiliza calor de exaustão em HPs, e a CJSC Teplosib, que desenvolve HPs de absorção de brometo de lítio com uma unidade térmica capacidade de 25 kW ou mais, até 5-10 MW.

As bombas de calor fabricadas pela CJSC "Istochnik", tipo compressão, de estágio único, automatizadas, com potência calorífica ajustável, são projetadas para gerar calor e energia (Fig. 8.1).

Bombas de calor para aquecimento e abastecimento de água quente
Fig.8.1. Diagrama da bomba de calor

Como funciona baseado na transformação (transferência) de calor de fontes de calor ambientais de baixa temperatura para um consumidor de calor de alta temperatura devido a transformações de fase de substâncias de trabalho (freons amigáveis ao ozônio K 22, K 134, K 142.)

Nomeação

As bombas de calor são usadas:

para o abastecimento autónomo de calor e água quente, bem como para a climatização e arrefecimento de instalações industriais e civis;
para secagem de madeira e cereais;
para aquecimento de água em piscinas e pisciculturas;
para resfriar e manter constante a temperatura da água dos ciclos tecnológicos, o que permitirá a substituição das torres de resfriamento poluidoras.

características de

Principais características técnicas:

Saída de calor: 3 - 10 kW;
Consumo médio de eletricidade por hora: 0,86 - 2 kWh.

O HP é uma instalação excepcionalmente eficiente em termos energéticos, economiza 268 kg de carvão, 84 kg de óleo combustível, 58 metros cúbicos. m de gás para cada Gcal de calor produzido.

As bombas de calor funcionam de forma totalmente automática. O período de retorno para despesas de capital em comparação com caldeiras elétricas é de 1 ano, carvão - 1 ano, caldeiras a óleo - 2-3 anos. A Tabela 8.1 apresenta as características das bombas de calor.

Tabela 8.1. Preço e características das bombas de calor

(clique para ampliar)

O consumo de energia da rede elétrica e a saída de calor são dados nas temperaturas:

fonte de calor - +8°C;
fornecimento de calor - (58-43)°C.

Quando a temperatura da fonte de calor aumenta acima de 80C, o preço da potência de saída kW diminui.

O sistema permite gerar eletricidade e calor ao mesmo tempo.

Vida útil da HP antes da revisão:

45000 horas para HP com compressor alternativo;
60000 horas para HP com compressor de parafuso.

Autor: Magomedov A. M.

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