1598005433-e56a4b827448586987c6a2104f124b32 (Биогаз. Теория и практика. В. Баадер, Е. Доне, М. Бренндерфер, 1982u), страница 15

4'С. Следует отметить, "что таким способом биогаз можно использовать только в течение короткого отрезка времени (определяемого сезонностью), правда, с очень высоким КПД. Вопрос о возможности использования газового теплового насоса, который мог бы найти себе применение в зимний период для отопления жилищ, нуждается в более подробном исследовании. Табтаха Дй Потребность в биогазе для привода вентилятора с помощью газового двигателя и возьгожности подогрева воздуха за счет отбросной теплоты 80 6 3 ак аз 6766 81 Объединенная;вырвбо гка тепловой и механической виергпи при исиользовапип тепловых насосов п~ние Ва Высока пгегаперап адачее птела иаанае давление Нами,чесс Лрраааель низнае Вадпение лизни,ч рпемпелипт 7еплана атель Рла.

26. Схема циркуляционного контура тепло- вого насоса (1281. Принцип действия теплового насоса известен очень давно. Он не производит теплоту, но поднимает содержащуюся в воздухе, поде и почве теплоту, а также самые различные формы отбросной теплоты на более высокий температурный уровень, так что ее можно использовать снова, Для привода теплового насоса необходима механическая (компрессионный тепловой насос) или тепловая (абсорбционный тепловой насос) энергия. В обоих случаях можно использовать биогаз.

Устройству (рис, 26) и применению теплового насоса посвящены многочисленные работы 133, 9Г>, 127, 128, 129]. Принципиально возможные способы его применения в сельском хозяйстве подробно исследованы Ортом 281). Применение теплового насоса тем целесообразнее, чем выше коэффициент трансформации к. Последний зависит от разности температур предварительного нагрева (конденсатор) и окружающей среды (испаритель), уменьшаясь с увеличением этой разности, а также от конкретной системы теплового насоса. В качестве средних значений коэффициента тран- -т ))й.~ ) — -ф Г1(Я «! ! ) 7 й сформации тепловых насосов е можно привести следую- щие: Схема передачи теп.та Воздух — воздух Воздух — вода Почва — вода Вода — вода Отбросиая теплота — вода 2,5 2,5 3,0 4,0 Ло 6,0 Привод теплового насоса газовым двигателем благодаря возможности объединенной выработки тепловой и механической энергии, т.

е. максимальной утилизации высокотемпературной отбросной теплоты двигателя, например в общем или раздельном цикле горячей воды (рис. 27), обеспечивает значительно лучшее использование первичной энергии, чем в обычном отопительном котле или электротепловом насосе. Максимально возможная величина использования первичной энергии зависит от достигнутого коэффициента трансформации. Бейер [121 приводит для теплового насоса, работающего по схеме передачи тепла «воздух †во», такие значения полезно используемой теплопой энергии (табл.

15). Емс. 27. Схема объединенной выработки тепловой и мехакической энергии ири работе газового двигателя с тепловым насосом (Зуль. цор-Эшср Висс): ! — конденсатор; 2 — компрессор; 2 — автоматическая регглировочнза станция; 4 — испврктели пля охлаждения воды; 5 — водяной насос испарн~еля, 5 — водяной насос конленсатора; т — газовый двигателе привода; Š— котел.утилизатор; 9 — теплообменняк: охлаждающая вола — горячая вода; та — теплообменвск' охлаждающа» вода — снежая вода; Ы вЂ” насос горячей воды 82 б.е Потери с отоаботабиуими гаса ,уербичкая ояергия Пспопоэуемая теплота Количество первичной энергии, иеобхолииое лля получения тоси плевной тепловой »чертил луо% 54% Позучев- Перви иая вая полез- зиергия ная теп- лота Патера с отпабол/ табауамо гогами 100 133 ГОП г/ В5/о 100 100 100 97 179 120 103 56 ЯЗ Ров»у Потопи с отрабо- в уев /е )ВВ / рау Потери с отоабов и 755% усб% кру- Ревзу Таблица 15.

Сравнительные балансы энергии для различных тепловых насосов, работающих по схеме «воздух — вода», % Классический отопительный котел (па газе) Электротепловой насос Газокомпресснонный тепловой нвсос Газоабсорбдиоппый тепловой насос Соответствующие схемы превращения энергии показаны на рисунке 28. Газокомпрессионный тепловой насос при объединенной выработке тепловой и механической энергии дает наивысшую экономию первичной энергии.

По сравнению с электротепловым насосом он обладает следующими основными преимуществами 112): — дополнительное получение теплоты, составляющей примерно 58% от теплоты двигателя; — возможность конденсации при более низких температурах и, как следствие, более высокие коэффициенты трансформации благодаря использованию отбросной теплоты; — возможность экономичной работы без дополнительного подогрева при наружной температуре воздуха ниже 0'С; — для получения того же количества полезно используемой теплоты требуется менее мощный тепловой насос [как правило, на 30... 50%); — при работе с обычным безопасным хладагентом К 22 можно достичь температуры горячей воды 55'С, что пригодно только для панельного отопления полов, При использовании теплоты двигателя эту температуру моясно поднять до 90'С, что позволяет применять обычные радиаторы; — бесступенчатое регулирование мощности путем изменения частоты вращения нала двигателя в интер- Рпс 28.

Схема превращения энергии в тепловых насосах [1141: А — газовый отопительный котел; Б — злектроконпрессионный тепловой насос; Б — газокоииреееионный тепловой насос; à — газоабсорбпионный тепловой насос. Элентротепсовоа насос и о о о м Ц оп двухнонтураып в 3 щ о о о м о о м в м о о в 'в о о о о 15 ООО 11 200 8 200 1 Ооа и ооо 17 ООО 12 000 5 000 ооо 3 ооо 5 ООО 2 ООО 15 гОО 8 20> 4 500 Р1ггвестнпноггные вложеннп в том числе стоимость агрегата стонмость строительных ма терналав 1З ООО 200 0 2 ООО З ООО 2ЫО 2 533 1 226 Капататьные ааграты Затраты на внсплуатаПнпг н тем ннеесное обсаужввавв Стонмость вн«ргнн 1 48? 1 992 зоо 1 ООО 660 1МО 460 2 230 що 1 744 юо 2 260 3370 ~ 2639 5 313 ! 4 177 3 900 Полные годовые затраты вале 900...1500 мин — ', Дополнительное регулирование возможно путем изменения открытия клапанов компрессора, в результате чего можно плавно регулировать мощность от 100 до 15%.

Электротепловой насос можно регулировать только ступенчатым переключением, так как электродвигатели с плавным регулированием частоты вращения (например, двигатели с фазным ротором) значительно дороже и вызы. вают дополнительные трудности при подсоединении. Несмотря на большую экономию первичной энергии, газокомпрессионный тепловой насос может конкурировать с другими отопительными системами лишь тогда, когда обеспечивается как его рентабельность, так и надежность в эксплуатации. На рентабельность сушественно влияет соотношение стоимостей энергии (например, электроэнергии, котельного топлива), а также перэонрчальные затраты.

При возможном в будушем перехг?де на серийный выпуск этого теплового насоса следует ожидать дополнительного снижения затрат. При теоретическом расчете затрат для потребности в энергии 20 кВт (табл, !6) наиболее благоприятным представляется вариант с газовым тепловым насосом [96). Несколько отпугивают от него, возможно, довольно высокие первоначальные затраты. Таблица !б. Сравнение общих годовых затрат при различных способах отопления Яо=20 кпт, число часов работы в году 1800), марок ФРГ !96) Газокомпрессионные тепловые насосы с мощностью привода 80 кВт и соответственно тепловой мо?цностью 450 ...

650 МДж/ч (125 ... 175 кВт) с доработанными конструктивно двигателями уже серийно выпускаются промышленностью: первые установки поступили в эксплуатацию. Полные годовые затраты на эти установки будут меньше, чем на обычные отопительные агрегаты (Бейср [12)). Опыт показывает, что поступившие в эксплуатацию в ФРГ газовые двигатели обладают высокой надежностью.

Для некоторых из них фирмы-изготовители дают гарантии на несколько лет. Расход биогаза при работе на полнои мощности должен составлять около 20 м'/ч, В принципе газоьомпресспонные тепловые насосы тепловой мощностью свыше 175 кВт (мошность привода 80 кВт соответствует 150 тыс. ккал/ч) при нынешнем узовне техники можно конструировать из обычных компонентов. Установки тепловой мощностью до 4000 кВт (мошность привода 700 кВт) уже находятся в эксплуатации [12, 88). Однако необходимы новые конструктивные разработки, если предполагается использовать д.чя отопления одноквартирных домов небольшие газовые тепловые насосы, которые должны быть также просты в эксплуатации, как традиционные системы отопления, а по рентабельности превосходить их.

В этом плане пока отсутствуют удовлетворительные технические решения (например, по таким параметрам, как бесшумность работы, отсутствие вибраций, компактность, простая регулировка, легкость в обслуживании, надежность в эксплуатации). В настоящее время фирмы Рургаз, Луди НСУ п Фольксваген при поддержке прагительства ФРГ ведут совместную работу по решению этих проблем [88), и можно ожидать, что в недалеком будущем им удастся найти ответы на поставленные вопросы.

Фирма Рургаз эксплуатирует газовые тепловые насосы (воздух — вода) на серивных легковых автомобилях (Поло, Пассат), где например, два цилиндра используются для привода и два — в качестве компрессоров Именно в сельском хозяйстве эти газовые тепловые насосы малой мощности могли бы найти себе применение. Допустимо также использование газового теплового насоса в системе рецпркуляции воздуха сушилок для зерна и сена.

Обычные зерновые сушилки порционного и непрерывного действия имеют производительность 87 1 ... 2 т(ч прп установленной тепловой мощности 80... !60 кВт, При хорошей загрузке их можно использовать в течение 800 ч за летний сезон. Объединенная выработка тепловой п механической энерггш прп производстве электроэнергии При производстве электроэнергии из биогаза в электрической ток преобразуется лишь около 30оь его энергоресурса, а остальная часть представляет собой отбросную теплоту.