Приложна област на термопомпи и рекуператори
Изграждането на енергийно ефективни системи или повишаването на ефективността на вече съществуващи системи за отопление, вентилация и климатизация обикновено се свързва с използването на термопомпени инсталации или рекуператори на топлина. И двете системи имат своите предимства и недостатъци, но като цяло позволяват да се постигнат значителни икономии на енергия, поради което и срокът на възвръщаемост на подобна инвестиция в повечето случаи е относително кратък.
За термопомпите
Термопомпите са топлинни машини, които са подходящи за производство на топлина, за отопление или битово горещо водоснабдяване, или за производството на студ за охлаждане. Като основен източник на енергия те използват акумулираната в околното пространство – въздух, почва, земни недра и т. н., топлина. Характерна особеност на тази топлина е, че тя е със сравнително нисък топлинен потенциал, поради което не би могла да се използва директно. С помощта на термопомпата тази топлина се преобразува в топлина с по-висок топлинен потенциал. Този процес се осъществява по известния от термодинамиката обратен кръгов цикъл на Карно. При този цикъл механичната работа пренася топлина, като едновременно с това повишава температурното й ниво. Получената по-висока температура е следствие на сгъстяване на работното вещество (газове или пара) в компресор. За осъществяването на този процес, обаче, в системата е необходимо да се вложи допълнителна енергия.
Видове термопомпи
Термопомпите могат да бъдат класифицирани по различни признаци. Сред най-често използваните са агрегатно състояние на енергоносителя, вид на топлоносителя, принцип на действие. Класификацията, основаваща се на базата на агрегатното състояние на енергоносителя, е в зависимост от работното тяло, подвеждащо топлина в изпарителя и работното тяло, приемащо топлина в кондензатора. Най-често срещани са термопомпите въздух-въздух, въздух-вода, вода-въздух, вода-вода, земя-вода. В държавите със сравнително мек климат в качеството на източник на топлина често се използва атмосферният въздух. За България компресорните термопомпи въздух-въздух също са сред най-често прилаганите. Според принципа на действие термопомпите се класифицират като компресорни, сорбционни, компресорно-сорбционни и др. като за момента най-широко използвани в практиката са компресорните термопомпи.
Компресорните термопомпи
са сред най-лесно приложимите, икономични и широкодостъпни термопомпи. Те представляват готови за монтаж съоръжения, включващи компресор със задвижване, кондензатор, изпарител, тръбни връзки между тях, пулт за управление, предпазни и контролно-регулиращи съоръжения. Сред основните им предимства са тяхната екологичност, универсалност и висока ефективност. За разлика от други източници на топлинна енергия, при термопомпите до 80% от необходимата енергия за производство на топлина се извлича от околната среда. Необходимата електроенергия за захранване на компресора се определя в зависимост от топлинното натоварване на обекта. При наличието на подходящ нископотенциален източник на топлина, произведеното количество полезна топлинна енергия би могло да превиши няколко пъти енергията, изразходвана за захранване на компресора.
Ефективното използване на възможностите
които предлагат термопомпените инсталации е свързано с решаване на комплекс от технически проблеми. Те са свързани с добро познаване на спецификите, които характеризират всеки вид термопомпена инсталация. Изисква се и задълбочен анализ на околната среда, включително почвите, подземните води, температурата на въздуха в конкретното местоположение, за да може да се избере оптималният вариант. Добре е да се има предвид, че ако се планира термопомпата да работи в режим на отопление, е необходимо да се предвиди допълнителен източник на енергия. Термопомпа с капацитет изцяло да задоволява потребностите от топлина, е решение, което се среща сравнително рядко в практиката. Обикновено термопомпената инсталация се комбинира с конвенционален топлинен източник, който да допълва недостига на топлина. Целта е термопомпената инсталация да задоволява по-голямата част от топлинните потребности, което да доведе до ограничаване на разходите за първични енергийни източници.
Утилизация на топлина с рекуператвини топлообменници
Възможност за повишаване на енергийната ефективност на системите за отопление, вентилация и климатизация и намаляване на енергийните разходи, дават и съоръженията за утилизация на отпадна топлина. В зависимост от избрания метод за утилизация се използват различни видове топлообменници. Едни от най-често използваните са рекуперативните топлообменници. Към тях се включват пластинчатите топлообменници, топлинните тръби и системите с междинен топлоносител. В практиката най-широко разпространение са получили пластинчатите топлообменници.Конструктивно те представляват отделни успоредно монтирани пластини, между които се формират процепи за преминаване на въздух. Основните им предимства са елементарното устройство и отсъствието на движещи се части, което определя лесната им поддръжка. Отдаването на топлина се реализира, без да има пряк контакт между двата потока. Основните недостатъци на пластинчатите топлообменници са свързани предимно с необходимостта от пресичане на смукателния и нагнетателния въздуховод и отсъствието на влагообмен, както и опасността от замръзване през зимата в случай на отделяне на кондензат при ниски външни температури. Тези топлообменници могат да достигнат ефективност от 40 до 70% в зависимост от конструкцията си.
Пластинчатите топлообменници
се използват успешно в системите за отопление, вентилация и климатизация, където спомагат за значително намаляване на експлоатационните разходи на системата. Доказано е, че използването на метода би могло да доведе до значителни икономически ползи. Чрез утилизацията значително се подобряват едновременно енергийните и екологичните показатели на системата, тъй като се намалява температурата на изхвърляните в околната среда отпадни газове. Прилагането на системите за утилизация дава възможност да се намалят необходимите за загряване и овлажняване на въздуха мощности през зимата, както и мощностите за охлаждане и изсушаване през лятото. Това създава предпоставки за значително намаляване на годишните разходи за отопление и климатизация.
Фактори при избора на топлообменник
Преди да се вземе решение за внедряване на устройство за утилизация в системата, е необходимо да се вземат предвид няколко определящи за ефективността му фактора. Важно е да се направи предварителна оценка на ползите, реализирани чрез изграждане на система за утилизация, които зависят от постигането на добри икономически показатели, свързани с коректно направена оценка на степента на възможна утилизация. Определящи фактори при избора са, от една страна, параметрите на отпадната топлина – температура, количество и химичен състав, а от друга – изискванията към енергоконсумиращата система. Задължително условие за успешното оползотворяване на топлината са процесите на отдаване на топлина и на използването й да не намаляват надеждността на системата при експлоатация.Всяка система за утилизация на топлината се изгражда с цел постигане на икономически ползи. Тъй като при изграждането на всяка отделна система за кондициониране на въздуха се вземат предвид конкретните изисквания към климатизираните помещения, то при избора на елементите за утилизация обикновено се подхожда индивидуално. В зависимост от конкретния случай се избира система, която да е съобразена с изискванията на въздухообработващата централа и инсталацията за кондициониране да са отчетени размерите на помещенията, както и разположението им в пространството.
Източник:сп.“ТД инсталации“
