Сорбционные, химические и композиционные тепловые машины, (тепловые насосы)

1. 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.АДСОРБЦИОННЫЕ ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОГО ТЕПЛА И ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВЛ.Л. Васильев, А.С. Журавлёв, А.А. Антух, Л.А. Драгун, А.П. Цитович Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси, г. МинскE-mail: Leonard_Vasiliev@rambler.ruzhuravl@hmti.ac.by

2. Новые направления развития энергетики ТЭР – природный газ, нефть, уголь, ядерное горючее и т. д. – топливо для объектов энергетики ТЭР – природный газ, Мазут, уголь и т.д. Возобновляемые источники энергии – солнце, водные бассейны (реки, озера), грунт, и т.д. Сорбционные, химические и композиционные тепловые машины, (тепловые насосы) 65-70 % – потери Вторичные энергоресурсы – отходящие газы, отработанный пар, горячая вода и т.д., (включая вторичные энергоресурсы атомных станций) Автономные источники энергии – транспорт, мотор-генераторы, топливные элементы, фотоэлектрические панели и т. д. Экономия ТЭР на 15 – 20 % 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

3. В 25% ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫХ (альтернативных) видов энергии, необходимых для Республики Беларусь, входят: • водные бассейны ( более 25 тыс. озер и рек) • грунт , грунтовые и геотермальные воды • энергия солнечного излучения • ветер • биомасса Альтернативные источники энергии можно успешно использовать в системах обогрева помещений с помощью сорбционных тепловых насосов, использующих совместно ТЭР (основные виды топлива) и вторичные энергоресурсы 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

4. Сорбционные тепловые насосы Альтернатива традиционным системам нагрева • экологическая чистота – отсутствие фреонов, шума, вибраций • высокая термодинамическая эффективность • экономия первичной энергии за счет использования низкопотенциальной теплоты окружающей среды (вода, грунт, воздух, солнечная энергия, биомасса) • снижение эксплуатационных затрат для конечного потребителя • широкий спектр вторичных источников энергии – отходящие газы промышленных печей, газовое пламя, отработанные вода и воздух Примеры применения • Обогрев и кондиционирование помещений • промышленные печи, котлы • системы ко-генерации и три-генерации энергии • теплицы, сушилки • ТЭС – повышение КПД газовых турбин • теплотрансформаторы, аккумуляторы тепла и холода Новые активированные углеродные материалы для СХПГАС 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

5. Принцип действия сорбционного теплового насоса Q2 T2= 120 ºC Источник тепла – ТЭР T1= 80 ºC Q1= Q2+Q0 Источник холода Низкопотенциальное тепло Полезное тепло (помещение) Q0 T0= -5 ºC 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

6. Сорбционный тепловой насос (на тепловых трубах) конструкции ИТМО с температурным лифтом 120 оСдля сушки и охлаждения различных объектов 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

7. Коэффициент использования первичной энергии – ТЭР 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

8. Модуль для теплового насоса – две сорбционных тепловых трубы с общим алюминиевым оребрением 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

9. Сорбционный тепловой насос ИТМО НАНБ для охлаждения и нагрева воздуха (воды) в системе три-генерации Тепловой насос содержит шесть адсорберов суммарной мощностью по теплу 3,6 кВт, COPн = 1,62 Холодопроизводительность теплового насоса составляет 1 кВт, COPх =0,6 Экологическая безопасность. Возможность работы на любом виде тепловой энергии (газовые горелки, отходящие газыпечей, солнечная энергия и др.). Отсутствие движущихся частей. Простота конструкции. Низкая стоимость. 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

10. СОРБЦИОННЫЙ ТЕПЛОВОЙ НАСОС совместная разработка ИТМО НАН Беларуси и Сморгонского завода оптического станкостроения 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

11. Сорбционный тепловой насос (альтернатива котлу) с внутренней и внешней регенерацией теплоты R1 R3 R2 R4 • 1, 2 – адсорберы; • 3, 4 – пародинамические термосифоны; • 5 – газовая горелка; • 6 – бойлер; • 7 – вентилятор; • 8, 9 – заслонки; • 10, 11 – обратные клапана; • 12 – дроссель; • 13 – конденсатор; • 14 – испаритель; • 15–18 – запорные вентили; • 19–20 – вход и выход воды, проходящей через конденсатор, адсорберы, теплообменник-утилизатор; • 21, 22 – вход и выход воды, проходящей через испаритель; • 23 – манометр; • R1–R4 – вентили контура регенерации 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

12. Тепловые насосы на твердых сорбентахдля обогрева и кондиционирования зданий с использованием тепла влажного грунта Тепловой насос для утилизации теплоты грунта и скальных пород (вертикальный теплообменник или тепловая труба) Тепловой насос для утилизациитеплоты грунта, грунтовых вод (горизонтальный теплообменник) 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

13. Система обогрева и кондиционирования зданий с помощью тепловых насосов. В качестве низко- потенциального источника энергии используется теплота грунта и грунтовых вод. Вертикальные трубы являются теплообменным устройством между грунтом и тепловым насосом Скважины для теплообменника 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

14. Тепловые насосы для обогрева и кондиционирования зданий с использованием тепла грунта и грунтовых вод. Тепловые трубы расположены непосредственно под зданием Тепловой насос Тепловые трубы грунт Гибкая (гофрированная) тепловая труба 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

15. Тепловые трубы ИТМО НАНБ для утилизации теплоты грунта и нагрева грунта Применяются для отопления помещений в зимнее время и нагрева грунта в летнее время. Краны 1 NH3 2 Испаритель Нагрев грунта 1. Масло 2. Углекислый газ 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

16. 30 Окружающая среда (вода, грунт, солнце) Тепло 100 Отопление 100 Адсорбционный тепловой насос COP = 1,4 Охлаждение 30 Холод 30 • 70 Отходящие газы,жидкостная система охлаждения 5 Потери Дизель, Стирлинг Электро-генератор Электричество 25 100 25 Работа 30 Эффективность применения сорбционного (неэлектрического) теплового насоса в системе три-генерации энергии с точки зрения экономии топлива (проценты использования энергии) Система три-генерации энергии (электричество, тепло и холод) 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

17. Фотоэлектрические панели (PV и PVT panels) для генерации электроэнергии, охлаждаемые плоскими тепловыми трубами. Предназначены для питания электроэнергией зданий и в качестве низкотемпературного источника энергии сорбционных тепловых насосов/холодильников - для обогрева и кондиционирования 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

18. СОЛНЕЧНЫЙ ХОЛОДИЛЬНИК с вакуумными баллонами и тепловыми трубами конструкции ИТМО НАН Беларуси 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

19. Заключение 1.Широкое внедрение, проектирование и строительство теплонасосных систем теплохладоснабжения зданий, а также других систем, использующих традиционные возобновляемые источники энергии и вторичные энергетические ресурсы, является актуальной задачей. 2. Целесообразно разработать и внедрить системы подогрева придомовых площадок для снеготаяния, а также системы подогрева тротуаров. 3.Использование систем три-генерации энергии – сорбционный тепловой насос + дизель-генератор (фотоэлектрические панели с системой охлаждения) в сочетании со вторичными энергоресурсами и низкопотенциальными источниками энергии (грунт, грунтовые воды, солнце, вода, воздух, биомасса) позволит обеспечить жилые помещения отоплением, кондиционированием и электричеством, увеличить объем ВВП и поднять эффективность использования природного газа и мазута для нужд народного хозяйства. 6-я Международная конференция “Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности”, г. Ялта, 7-11 июня 2010 г.

20. Спасибо за внимание