Тепловой носос

Схема теплового потока (большие стрелки) и хладагента (маленькие стрелки) компрессионного теплового насоса (см. Компрессионный холодильный агрегат ):
1) конденсатор, 2) дроссель, 3) испаритель, 4) компрессор
Темно-красный: газообразный, высокое давление , очень теплый
розовый: жидкость, высокое давление, теплый
синий: жидкость, низкое давление, очень холодный
голубой: газообразный, низкое давление, холодный

Тепловой насос представляет собой машину , которая использует техническую работу , чтобы поглощать тепловую энергию из резервуара с более низкой температурой (обычно это среда ) и - вместе с энергией привода - в полезное тепло в системе , чтобы быть нагрета с более высокой температурой ( комнатное отопление ) передает. Используемый процесс в принципе является обратным теплоэнергетическому процессу , в котором тепловая энергия поглощается при высокой температуре и частично преобразуется в полезную механическую работу, а оставшаяся энергия рассеивается в виде отработанного тепла при более низкой температуре , в основном в окружающую среду. . Принцип теплового насоса также используется для охлаждения (как и в случае с холодильником ), в то время как термин «тепловой насос» используется только для нагревательного устройства. В процессе охлаждения полезная энергия - это тепло, поглощаемое из охлаждаемого помещения, которое вместе с энергией привода рассеивается в виде отработанного тепла в окружающую среду.

техническая реализация

Рисунок 1: Принципиальная схема теплового насоса с технологией холодного пара
Рисунок 2: Ts-диаграмма процесса сравнения
Температуры. T U = температура окружающей среды,
T V = температура испарителя,
T K = температура конденсатора,
T N / H = полезная температура / температура нагрева

Тепловые насосы обычно работают со средами, которые испаряются при низком давлении с подачей тепла и снова конденсируются после сжатия до более высокого давления с выделением тепла. Давление выбирает так, чтобы температура в фазовом переходе находится на достаточном расстоянии от температур источника тепла и теплоотвода для передачи тепла . В зависимости от используемого материала это давление бывает в разных областях. На рисунке 1 показана принципиальная электрическая схема с четырьмя компонентами, необходимыми для процесса: испаритель, компрессор (компрессор), конденсатор и дроссель, на рисунке 2 процесс показан на диаграмме Ts . Теоретически можно было бы использовать рабочую емкость конденсата при расширении его до более низкого давления первичным двигателем, например турбиной. Однако жидкость будет частично испаряться и вызывать такие большие технические трудности при лишь небольшом выигрыше энергии, так что для простоты здесь используется дроссель (релаксация с постоянной полной энтальпией ).

подробности

В случае тепловых насосов используются физические эффекты перехода жидкости в газовую фазу и наоборот. Пропан, например, имеет свойство быть либо газообразным, либо жидким, в зависимости от давления и температуры, с одной стороны, и, с другой стороны, в качестве газа он становится горячим при сжатии и остывает при расслаблении: пропан при нормальном давлении воздуха и прохладной наружной температуре (например, 5 ° C) является газообразным; если его сжать, он станет теплее, но останется газообразным. Если затем охладить его до комнатной температуры, он станет жидким (давление снова немного упадет). Если расслабить жидкий пропан, он испарится (снова превратится в газ) и при этом станет очень холодным.

Этот эффект используется в тепловом насосе: пропан сжимается в компрессоре двигателем и при этом нагревается. Горячий сжатый газ может передавать свое тепло воде в системе отопления в теплообменнике. Сжатый газ охлаждается и конденсируется в жидкий пропан (поэтому теплообменник в тепловом насосе называется конденсатором). При последующем прохождении через расширительный клапан, дроссель (в простых моделях очень узкое место в трубе) жидкий пропан расширяется, испаряется и становится очень холодным (значительно ниже 5 ° C). Если затем позволить холодному газу проходить через второй теплообменник (обычно вне дома), в котором снаружи поддерживается температура 5 ° C - например, через грунтовые воды или наружный воздух, - очень холодный газ нагревается до 5 ° C. C и окружающая среда остывает на 1-2 ° C. Таким образом, пропан поглощает из грунтовых вод или наружного воздуха столько же тепла, сколько раньше отдавалось отопительной воде. Затем он возвращается в компрессор, и процесс начинается снова.

Энергия, необходимая для приведения в действие теплового насоса, уменьшается, т.е. работа становится более эффективной, чем меньше разница температур между источником и стоком z. Б. температура подачи в системе отопления. Лучше всего этому требованию отвечают низкотемпературные системы отопления . Б. поставлен теплый пол .

В зависимости от конструкции системы потребление тепловой энергии может быть снижено примерно на 30-50%. В сочетании с солнечной энергией, бытовой энергией или природным газом для привода теплового насоса выбросы углекислого газа можно значительно снизить по сравнению с печным топливом или газом.

Выбор правильного источника тепла имеет особое значение, поскольку от него зависит максимально достижимый коэффициент полезного действия теплового насоса.

«Годовой коэффициент полезного действия - это показатель эффективности теплового насоса. Он описывает отношение полезной энергии в виде тепла к энергии компрессора, используемой в виде электричества ». В хороших системах это значение больше 5,0 (системы прямого испарения). Однако необходимо учитывать, что ни вторичное потребление, ни потери при хранении не учитываются при расчете годового коэффициента полезного действия.

Экономия: при обогреве небольших жилых домов тепловые насосы работают от электричества. Если с экономической точки зрения с обычным утеплителем з. B. По сравнению с газом, годовой коэффициент полезного действия является показателем для сравнения эксплуатационных расходов тепловых насосов и газового отопления. Если цена на электроэнергию для теплового насоса (в евро / кВтч) выше, чем цена на газ (в евро / кВтч), умноженная на годовой коэффициент производительности, следует ожидать, что затраты на электроэнергию для теплового насоса будут выше, чем затраты на сжигание газа. Это также относится к сравнению теплового насоса с масляным нагревателем. Этот расчет не принимает во внимание количество CO 2, выделяемого в результате процессов горения и связанного с ним процесса глобального потепления, а также выделяемую мелкую пыль и возможные косвенные убытки.

На старых угольных электростанциях, которые все еще работают, только одна часть электроэнергии может быть получена из трех частей тепловой энергии. Для тепловых насосов с электроприводом необходимо обеспечить максимально возможную долю электроэнергии, вырабатываемой из возобновляемых источников, в структуре электроэнергетики.

При прямом электрическом нагреве, например, с помощью нагревательных стержней, вырабатываемая тепловая энергия точно соответствует используемой электрической энергии (COP = 1). Однако при низких температурах электрическая энергия намного выше по качеству, чем тепловая, потому что при использовании теплового двигателя только часть тепловой мощности может быть преобразована обратно в электрическую.

Баланс производительности теплового насоса: COP описывает соотношение полезного тепла ( красный ) и мощности электрического компрессора, используемой для этого ( желтый ).

Тепло можно извлечь из отработанного воздуха, наружного воздуха, земли, сточных вод или грунтовых вод с помощью теплового насоса. Часть электроэнергии, используемой для теплового насоса, может быть отобрана от источника тепла (воздух, земля) и перекачана на более высокий температурный уровень. В балансе мощности тепловой насос снабжается электроэнергией для привода компрессора и теплом, отбираемым из окружающей среды. На выходе теплового насоса часть подаваемой энергии доступна в виде тепла на более высоком уровне. Потери процесса также необходимо учитывать в общем текущем балансе.

Отношение тепловой мощности в отопительном контуре к выходной мощности электрического компрессора называется коэффициентом полезного действия . Коэффициент полезного действия имеет верхнее значение, которое нельзя превышать, и которое может быть получено из цикла Карно . Коэффициент полезного действия определяется на испытательном стенде в соответствии со стандартом EN 14511 (ранее EN 255) и действителен только при соответствующих условиях испытаний. В соответствии с EN 14511 показатель производительности также называется COP (коэффициент полезного действия) . COP является критерием качества для тепловых насосов, но не позволяет провести энергетическую оценку всей системы.

Для достижения максимально возможного коэффициента полезного действия и, следовательно, высокой энергоэффективности , разница температур между температурой источника тепла и полезной температурой должна быть как можно меньше. В теплообменниках должны быть рассчитаны на самые низкие возможные температурные различия между первичной и вторичной стороной.

Термин «тепловой насос» основан на том факте, что тепло из окружающей среды поднимается (перекачивается) до более высокого допустимого уровня температуры. Тепловой насос имеет компрессор с электрическим приводом или двигателем внутреннего сгорания. Компрессор сжимает в хладагент до высокого давления, в результате чего он нагревается. Энергия, выделяющаяся при последующем охлаждении и сжижении хладагента, передается в теплообменнике теплоносителю контура отопления, обычно воде или рассолу . Затем хладагент расширяется в расширительном клапане и охлаждается. Холодный хладагент подается в испаритель (геотермальные зонды, воздушный испаритель ) и переходит в газообразное состояние за счет поглощения тепла окружающей среды ( анергия ).

Недостаток теплового насоса - значительно более высокие затраты на оборудование. Эффективные испарители (геотермальные зонды, подземные поверхностные испарители) особенно дороги из-за связанных с ними земляных работ. Вложения по сравнению с обычной газовой горелкой или мазутом значительно выше. С другой стороны, обычные затраты на техническое обслуживание и ремонт значительно ниже, например, отсутствуют расходы на чистку и чистку дымохода.

Процесс теплового насоса , названный процессом Планка в честь Рудольфа Планка , также известен как комбинированный тепловой двигатель. Пограничным случаем обратимого теплового двигателя является левосторонний процесс Карно .

Хладагент (рабочие газы)

С 1930 до начала 1990-х хлорфторуглероды (CFC) были предпочтительными хладагентами. Они конденсируются при комнатной температуре под легко управляемым давлением. Они нетоксичны, негорючие и не вступают в реакцию с обычными материалами. Однако, когда ХФУ выбрасываются, они повреждают озоновый слой в атмосфере и способствуют образованию озоновой дыры . Поэтому использование хлорфторуглеродов было запрещено в Германии в 1995 году. Фторуглероды (ПФУ), используемые в качестве заменителей , не повреждают озоновый слой, но они вносят свой вклад в парниковый эффект и перечислены в Киотском протоколе как экологически опасные. Чистые углеводороды, такие как пропан или пропилен , считаются естественными хладагентами , поэтому их воспламеняемость требует особых мер безопасности. Неорганические негорючие альтернативы, такие как аммиак , диоксид углерода или вода, также используются для тепловых насосов. Из-за определенных недостатков эти хладагенты не смогли найти себе применение в более крупных технических масштабах. Аммиак (NH 3 ) и диоксид углерода (CO 2 ) обычно используются в промышленных системах охлаждения, таких как холодильные склады и пивоварни. CO 2 рассматривается вместо фторуглеродов в автомобилях для кондиционирования воздуха и уже используется первыми производителями (по состоянию на 2017 год).

Показатель производительности и сорт качества

Коэффициент полезного действия ε, также называемый в литературе числом нагрева теплового насоса, представляет собой отношение тепла, выделяемого в отопительный контур, и потребляемой энергии:

При типичных значениях COP от 4 до 5 в четыре-пять раз больше используемой мощности доступно в виде полезной тепловой мощности; выигрыш достигается за счет отобранного тепла окружающей среды.

Коэффициент полезного действия сильно зависит от нижнего и верхнего температурного уровня. Согласно второму закону термодинамики , теоретически максимально достижимый коэффициент полезного действия теплового насоса ограничен обратной величиной КПД Карно.

Для температур следует использовать абсолютные значения .

Уровень качества теплового насоса - это фактический показатель производительности, связанный с идеальным показателем производительности при используемых уровнях температуры. Он рассчитывается как:

На практике достигаются классы теплового насоса от 0,45 до 0,55.

Примеры значений

Нижний температурный уровень теплового насоса составляет 10 ° C (= 283,15 K), а полезное тепло передается при 50 ° C (= 323,15 K). При идеальном реверсивном процессе с тепловым насосом, обратном процессу Карно, коэффициент полезного действия будет 8,1. Фактически на этом температурном уровне может быть достигнут коэффициент полезного действия 4,5. С одной единицей энергией эксергии , который вводится в качестве технической работы или электроэнергии, 3,5 единиц анергии могут быть закачиваются из окружающей среды до высокого уровня температуры, так что 4,5 единицы энергии может быть использована в виде тепла при температуре нагрева потока 50 ° С. ( 1 единица эксергии + 3,5 единицы энергии = 4,5 единицы тепловой энергии ).

Однако при общем рассмотрении необходимо учитывать эксергетический КПД электростанции и потери при передаче в сети, что позволяет достичь общей эффективности около 35%. Требуемый 1 кВтч эксергии требует ввода первичной энергии в размере 100/35 × 1 кВтч = 2,86 кВтч. Если первичная энергия не используется на электростанции, а используется непосредственно на месте для отопления, с эффективностью сгорания 95%, вы получаете 2,86 кВтч × 95% = 2,71 кВтч тепловой энергии.

Что касается примера, приведенного выше, в идеальном случае ( КПД = 4,5) в 1,6 раза больше используемой энтальпии топлива можно преобразовать в тепловую энергию с помощью теплового насоса и 0,95 раза с помощью традиционной системы отопления . При очень благоприятных условиях объездная электростанция → электричество → тепловой насос может вырабатывать в 1,65 раза большее количество тепла по сравнению с прямым сжиганием.

На испытательном стенде достигается КПД до 6,8 при температуре грунтовых вод 10 ° C и полезной температуре нагрева 35 ° C. Однако на практике значение мощности, реально достижимое в течение года, годовой коэффициент полезного действия (JAZ), включая потери и коробки отбора мощности, составляет всего 4,2. В случае тепловых насосов воздух / вода значения значительно ниже, что снижает потребность в первичной энергии. В неблагоприятных условиях - например, при использовании электричества из ископаемого топлива - может потребляться больше первичной энергии, чем при обычном отоплении. Такое электрическое отопление не является ни с точки зрения защиты климата, ни с экономической точки зрения.

Тепловой насос с JAZ> 3 считается энергоэффективным. Тем не менее, согласно исследованию, структура электроэнергии с 2008 года уже позволяет сократить выбросы углекислого газа от JAZ из 2, с дальнейшим расширением использования возобновляемых источников энергии и заменой старых электростанций более современными и эффективными. тепловые насосы, увеличивается дальше.

Таблицы данных

В технических паспортах различных тепловых насосов рабочие параметры относятся к среде, исходной и целевой температуре; например:

  • W10 / W50: COP = 4,5,
  • A10 / W35: мощность нагрева 8,8 кВт; КПД = 4,3,
  • A2 / W50: мощность нагрева 6,8 кВт; КПД = 2,7,
  • B0 / W35: мощность нагрева 10,35 кВт; КПД = 4,8,
  • B0 / W50: мощность нагрева 9 кВт; COP = 3,6,
  • B10 / W35: мощность нагрева 13,8 кВт; COP = 6,1

После нескольких замеров значений COP на розетке WPT. В таких спецификациях, как W10 / W50, указаны температуры на входе и выходе двух сред. W обозначает воду, A - воздух и B - рассол , число за ним означает температуру в ° C. B0 / W35 - это, например, рабочая точка теплового насоса с температурой на входе рассола 0 ° C и температурой воды на выходе 35 ° C.

Классификация

после процедуры
после источника тепла
после использования тепла
согласно способу работы

Существуют различные физические эффекты, которые можно использовать в тепловом насосе. Наиболее важные из них:

в строительной технике

Тепловые насосы также часто используются для нагрева воды для отопления зданий ( отопление с использованием теплового насоса ) и для обеспечения горячей водой . Тепловые насосы могут быть использованы по отдельности, в сочетании с другими видами отопления, а также в районе и местных систем отопления . Последний включает z. Б. холодное локальное отопление . Распространены следующие комбинации (сокращения в скобках):

Дизайн

Абсорбционный тепловой насос мощностью 14 000 кВт для использования отработанного тепла промышленных предприятий на австрийской станции централизованного теплоснабжения.
Сжатия теплового насоса
использует физический эффект тепла испарения. В нем циркулирует хладагент по контуру, который под действием компрессора переключается между жидким и газообразным состояниями.
Абсорбционный тепловой насос
использует физический эффект тепла реакции при смешивании двух жидкостей или газов. Он имеет контур растворителя и контур хладагента. Растворитель многократно растворяется или вытесняется хладагентом.
Адсорбции тепловой насос
работает с твердым растворителем, «адсорбентом», на котором хладагент адсорбируется или десорбируется. Тепло добавляется к процессу во время десорбции и удаляется во время адсорбции. Поскольку адсорбент не может циркулировать в цикле, процесс может выполняться только прерывисто, циклически чередуя адсорбцию и десорбцию.

Компрессионный тепловой насос с электрическим приводом

Внутренняя часть испарителя теплового насоса воздух-вода

Компрессионный тепловой насос с электрическим приводом - это основное применение тепловых насосов. Хладагент проходит по замкнутому контуру. Он всасывается компрессором, сжимается и подается в конденсатор. Конденсатор - это теплообменник, в котором тепло конденсации передается жидкости, например, в контур горячей воды или в воздух помещения. Затем сжиженный хладагент подается в расширительное устройство (капиллярная трубка, тепловой или электронный расширительный клапан). Хладагент охлаждается за счет адиабатического расширения. Давление всасывания устанавливается расширительным устройством в сочетании с производительностью компрессора теплового насоса, так что температура насыщенного пара хладагента ниже температуры окружающей среды. Таким образом, в испарителе тепло передается от окружающей среды к хладагенту и приводит к испарению хладагента. В качестве источника тепла можно использовать окружающий воздух или контур рассола, который поглощает тепло от земли. Затем испарившийся хладагент всасывается компрессором. Из примера, описанного выше, можно увидеть, что использование теплового насоса с электрическим приводом на предполагаемом уровне температуры не позволяет значительно повысить тепловой КПД по сравнению с обычным прямым нагревом. Это соотношение улучшается в пользу теплового насоса с электрическим приводом, если отходящее тепло с высоким уровнем температуры может использоваться в качестве источника тепла с более низким уровнем тепла или геотермальная энергия может использоваться на уровне высоких температур с использованием подходящего геотермального коллектора .

Тепловой насос с масляным или газовым двигателем

Значительно более высокий тепловой КПД может быть достигнут, если первичная энергия может использоваться в качестве газа или масла в двигателе для создания технической работы для прямого привода компрессора теплового насоса. При эксергетическом КПД двигателя 35% и использовании отработанного тепла двигателя до 90% может быть достигнут общий тепловой КПД 1,8. Однако следует учитывать значительные дополнительные расходы по сравнению с прямым отоплением, что оправдано значительно более высокими инвестициями и затратами на техническое обслуживание . Однако на рынке уже есть газовые тепловые насосы (от 20 кВт мощности нагрева / охлаждения и выше), которые работают с интервалами обслуживания в 10 000 часов (нормальное техническое обслуживание двигателя) и каждые 30 000 часов работы для замены масла и, таким образом, имеют более длительные интервалы технического обслуживания, чем у котельных систем. Кроме того, следует отметить, что некоторые производители газовых тепловых насосов с приводом от двигателя производят их в серийном производстве, срок службы которых в Европе составляет более 80 000 часов эксплуатации. Это происходит из-за сложной системы управления двигателем, низких скоростей и оптимизированных рабочих процессов.

Подробное описание тепловых насосов для отопления зданий

история

Двухступенчатый поршневой компрессор, установленный в Saline Bex в 1877 году / Wirth 1955 /
1968: Первый центральный тепловой насос в Германии от Klemens Oskar Waterkotte

История теплового насоса началась с разработки парокомпрессионной машины. Его называют охлаждающей машиной или тепловым насосом, в зависимости от использования подводимого или отводимого тепла. Долгое время целью было создание искусственного льда для охлаждения. Джейкоб Перкинс из США первым сумел построить такую ​​машину в 1834 году. Он уже содержит четыре основных компонента современного теплового насоса: компрессор, конденсатор, испаритель и расширительный клапан.

Лорд Кельвин предсказал создание теплового насоса еще в 1852 году, когда он понял, что «обратный тепловой двигатель» может использоваться для отопления. Он понял, что такое отопительное устройство потребует меньше первичной энергии, чем при обычном отоплении, благодаря извлечению тепла из окружающей среды (воздуха, воды, почвы) . Но пройдет около 85 лет, прежде чем первый тепловой насос для отопления будет запущен. В течение этого периода функциональные модели пионеров были заменены более надежными и лучше спроектированными машинами на основе быстро развивающегося научного проникновения, особенно Карла фон Линде, и прогресса промышленного производства. Холодильные машины и системы производились в промышленных и промышленных масштабах. К 1900 году большинство фундаментальных инноваций в технологии охлаждения для производства мороженого, а позже и прямого охлаждения продуктов питания и напитков, были уже доступны. Технология теплового насоса также может быть использована позже.

В период до 1875 года тепловые насосы были впервые применены для сжатия пара (процесс с открытым тепловым насосом) на солеварнях с их очевидными преимуществами в экономии древесины и угля. В 1857 году австрийский инженер Петер фон Риттингер первым попытался реализовать идею сжатия пара на небольшой экспериментальной установке. Предположительно вдохновленные экспериментами Риттингера в Эбензее, Антуан-Поль Пикар из Лозаннского университета и инженер Дж. Х. Вейбель из компании Weibel-Briquet в Женеве построили первую в мире действительно работающую систему сжатия пара с двухступенчатым компрессором в Швейцарии в г. +1876 . Этот первый тепловой насос в Швейцарии был установлен на солеварне Бекс в 1877 году . Примерно в 1900 году тепловые насосы оставались мечтой некоторых инженеров. Швейцарский Генрих Зелли был первым , чтобы предложить электрический управляемый тепловой насос с использованием геотермальной энергии в качестве источника тепла. За это он получил в 1919 году швейцарский патент 59350. Но современное состояние еще не было готово к его идеям. До первой технической реализации потребовалось около двадцати лет. В США с 1930 года были построены системы кондиционирования воздуха для охлаждения помещений с дополнительными опциями для обогрева помещений. Однако эффективность отопления помещений была невысокой.

Во время и после Первой мировой войны Швейцария страдала от очень трудного импорта энергии и впоследствии расширила свои гидроэлектростанции. В период до и особенно во время Второй мировой войны , когда нейтральная Швейцария была полностью окружена фашистскими странами, нехватка угля снова стала серьезной проблемой. Благодаря своему лидирующему положению в области энергетических технологий швейцарские компании Sulzer , Escher Wyss и Brown Boveri в период с 1937 по 1945 год построили и запустили в эксплуатацию около 35 тепловых насосов. Основными источниками тепла были озерная вода, речная вода, грунтовые воды и отходящее тепло. Особого внимания заслуживают шесть исторических тепловых насосов из города Цюрих с тепловой мощностью от 100 кВт до 6 МВт. Вехой в мире стал тепловой насос, построенный Эшером Виссом в 1937/38 году для замены дровяных печей в мэрии Цюриха . Чтобы избежать шума и вибрации, использовался недавно разработанный роторно-поршневой компрессор. Этот исторический тепловой насос обогревал ратушу в течение 63 лет до 2001 года. Только после этого он был заменен новым, более эффективным тепловым насосом. К 1955 году упомянутые компании построили еще 25 тепловых насосов. Стабильное падение цен на нефть в 1950-х и 1960-х годах привело к резкому падению продаж тепловых насосов. Напротив, бизнес по сжатию пара оставался успешным. В других европейских странах тепловые насосы использовались только время от времени с одновременным охлаждением и обогревом (например, на молочных заводах). В 1968 году в Германии компания Klemens Oskar Waterkotte внедрила первый тепловой насос с заземлением для дома на одну семью в сочетании с низкотемпературными полами с подогревом .

Нефтяное эмбарго 1973 года , а второй нефтяной кризис в 1979 году привел к росту цен на нефть до 300%. Эта ситуация принесла огромную пользу технологии тепловых насосов. Был настоящий бум тепловых насосов. Однако это внезапно прекратилось из-за слишком большого количества некомпетентных поставщиков в секторе небольших тепловых насосов и следующего падения цен на нефть к концу 1980-х годов. Многочисленные тепловые насосы с бензиновыми и дизельными двигателями также были построены в 1980-х годах. Однако они не увенчались успехом. После нескольких лет эксплуатации им пришлось столкнуться со слишком частыми поломками и слишком высокими затратами на техническое обслуживание. Напротив, комбинация теплоэлектроцентралей с тепловыми насосами, известная как «общие энергетические системы», преобладала в области более высокой тепловой мощности. В 1986 году компания Sulzer-Escher-Wyss внедрила энергосистему общей мощностью 19,2 МВт с коэффициентом использования 170% на ETH-Lausanne на основе концепции Люсьена Бореля и Людвига Зильберринга . Компания Sulzer-Escher-Wyss, крупнейшая в мире тепловая насосная система с морской водой в качестве источника тепла, поставила в 1984-1986 годах тепловую насосную систему мощностью 180 МВт с 6 тепловыми насосами по 30 МВт каждая для сети централизованного теплоснабжения Стокгольма. Ассортимент источников тепла расширен за счет включения термоактивных элементов зданий с интегрированными трубопроводами, канализацией, туннельной канализацией и низкотемпературными тепловыми сетями.

В 1985 году была открыта озоновая дыра над Антарктикой. Затем, в 1987 году, Монреальский протокол стал глобальным согласованным мероприятием по строгому отказу от хладагентов CFC. Это привело к глобальным программам чрезвычайных ситуаций и возрождению аммиака в качестве хладагента. Не содержащий хлора хладагент R-134a был разработан и использовался всего за четыре года . В Европе также поощряется использование горючих углеводородов, таких как пропан и изобутан, в качестве хладагентов. Также все чаще используется углекислый газ . После 1990 года герметичные спиральные компрессоры начали заменять поршневые компрессоры. Маленькие тепловые насосы стали менее объемными и имели меньшее содержание хладагента. Однако рынок небольших тепловых насосов все еще требовал определенного «эффекта самоочистки» и согласованных сопутствующих мер для обеспечения качества, прежде чем к концу 1980-х годов был возможен успешный перезапуск.

После преодоления «эффекта сгоревшего ребенка» в небольших тепловых насосах в 1990 году тепловые насосы начали быстро распространяться. Этот успех основан на технических достижениях, большей надежности, более тихих и эффективных компрессорах, а также на лучшем контроле - но не в меньшей степени на более подготовленных проектировщиках и установщиках, одобрениях минимальных требований и, наконец, что не менее важно, на огромной цене. снижение. Благодаря регулированию мощности с помощью более экономичных инверторов и более сложного управления технологическими процессами тепловые насосы теперь могут соответствовать требованиям рынка реновации с высокой энергоэффективностью.

Смотри тоже

литература

  • Герман Рекнагель, Эрнст-Рудольф Шрамек, Эберхард Шпренгер: Карманный справочник по отопительной технике для кондиционирования воздуха. 76-е издание. Ольденбург, Мюнхен, 2014 г., ISBN 978-3-8356-3325-4 .
  • Мааке-Эккерт: Pohlmann Taschenbuch der Kältetechnik. CF Müller, Karlsruhe 2000, ISBN 978-3-7880-7310-7 .
  • Марек Миара и др.: Тепловые насосы - отопление - охлаждение - с использованием энергии окружающей среды. BINE-Fachbuch, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2013, ISBN 978-3-8167-9046-4 (основы с акцентом на системную инженерию, опыт мониторинга, современные технологии).
  • Клаус Дэниэлс: Строительные технологии, Руководство для архитекторов и инженеров. VDF , Цюрих 2000, ISBN 3-7281-2727-2 .
  • Тепло от возобновляемых источников энергии, экономия затрат - повышение качества жизни - защита окружающей среды. Брошюра Германского энергетического агентства , Берлин 02/2007, стр. 33–36 ( онлайн PDF 46 стр. 2,6 МБ ).
  • Торстен Шредер, Бернхард Люке: Источники тепла для тепловых насосов. Книга Дортмунда, Дортмунд 2013, ISBN 978-3-9812130-7-2 .
  • Мартин Кальчмитт, Вольфганг Штрайхер: Возобновляемые источники энергии в Австрии. Основы, системные технологии, экологические аспекты, анализ затрат, потенциал, использование. Vieweg + Teubner, Висбаден 2009, ISBN 978-3-8348-0839-4 .
  • Юрген Бонин: Справочник по тепловым насосам. Планирование и планирование проекта. Опубликовано DIN , Бейт, Берлин / Вена / Цюрих 2012, ISBN 978-3-410-22130-2 .

веб ссылки

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ a b c d Тепло от возобновляемых источников энергии, экономия затрат - повышение качества жизни - защита окружающей среды , брошюра Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) (www.dena.de) 02/2007, стр. 33–36.
  2. ↑ a b Ландольт Бёрнштейн, Новая серия VIII / 3C, ключевое слово: Тепловые насосы, стр. 608–626.
  3. ↑ Годовой КПД тепловых насосов .
  4. ↑ Энергосбережение в зданиях: современное состояние; Тенденции, Google Книги , страница 161, по состоянию на 16 августа 2016 г.
  5. ↑ Энергоэкономическая оценка теплового насоса в отоплении зданий ( памятная записка от 5 марта 2018 г. в Интернет-архиве )
  6. ↑ Сертификат-книга
  7. ^ A b c d e Zogg M .: История теплового насоса - вклад Швейцарии и международные достижения, Федеральное управление энергетики, Берн, 2008 г. ( admin.ch [доступ 4 августа 2020 г.]).
  8. ^ Томсон В.: Об экономике отопления и охлаждения зданий с помощью потоков воздуха. В: Труды Философского общества. № 3, 1852, стр. 269-272.
  9. ↑ Wolfinger U .: 125 лет Linde - хроника, Linde AG, Висбаден 2004 г. ( vhkk.org [PDF; доступ 4 августа 2020 г.]).
  10. ^ Тевено К. "История холода во всем мире, Международный институт холода, Париж, 1979."
  11. ↑ Вирт Э .: Из истории развития теплового насоса, Schweizerische Bauzeitung 1955, т. 73, № 52, стр. 647-650. ( e-periodica.ch [доступ 4 августа 2020 г.]).
  12. ^ Зогг М.: История тепловых насосов - вклад Швейцарии и международные вехи, Федеральное управление энергетики Швейцарии, Берн, 2008 г. ( admin.ch [доступ 4 августа 2020 г.]).
  13. ↑ Waterkotte, K. (1968): система теплового насоса почва-вода для дома . ETA elektrowärme int 30 / A, стр. 39–43, Essen.
  14. ↑ Пелет X., Д. Фаврат, А. Фогели: Опыт работы с аммиачными тепловыми насосами мощностью 3,9 МВт - состояние после одиннадцати лет эксплуатации. В: Материалы семинара IEA Annex 22, Гатлинбург, Теннесси, США, окт. 2-3, 1997.
  15. ^ Zehnder M., D. Favrat, E. Zahnd, J. Cizmar, D. Trüssel: Тепловой насос с промежуточным впрыском в спиральные компрессоры, окончательный отчет, Федеральное управление энергетики, Берн, 2000 г. ( admin.ch [доступ 4 августа , 2020]).