OS64040 Toplotne Pumpe

  • Published on
    31-Oct-2015

  • View
    70

  • Download
    2

Embed Size (px)

Transcript

<ul><li><p>TOPLOTNE PUMPEISTORIJA RAZVOJA</p></li><li><p>Princip rada toplotnih pumpi zasnovan je na Karnoovom ciklusu. Prva toplotnu pumpu na ovom principu uradio je Vilijam Tomson. Ona je predstavljala otvoren sistem i koristila je okolni vazduh kao toplotni izvor i kao radni fluid.Ovi su se sistemi razvili u zatvorene sisteme sa krunim ciklusima koji koriste razliite izvore toplote. Apsorpcione toplotne pumpe su poznate od ranije i datiraju jo iz 1777. Tada su kao radne fluide koristile vodu i sumpornu kiselinu.</p></li><li><p>Toplotna pumpa je ureaj koji transformie toplotu za grejanje, hlaenje i suenje. Toplota prirodno ide od tela vie ka telu nie temperature. Toplotne pumpe meutim uspevaju da uz pomo male koliine energije prinudno izmene prirodan smer toplotnog protoka. Zato to troe manje primarne energije u odnosu na druge konvencionalne sisteme one predstavljaju vanu tehnologiju za smanjenje emisije gasova koji negativno utiu na ivotnu sredinu, kao to su ugljen dioksid CO2, sumpor dioksid SO2 i oksidi azota NOX. Meutim, sveobuhvatni uticaj na zatitu ivotne sredine zavisi od naina na koji je elektrina energija proizvedena.</p><p>DVE GLAVNE VRSTE TOPLOTNIH PUMPI SU:koje se zasnivaju na kompresiji pareapsorpcione toplotne pumpe</p></li><li><p>KOMPRESIJA PARE</p></li><li><p>Kompresor se najee snabdeva elektrinom energijom ili ga pokree motor sa unutranjim sagorevanjem. Ukupan stepen korisnosti toplotne pumpe u mnogome zavisi od naina na koji se proizvodi elektrina energija.Kada se kompresor pokree sa motorom sa unutranjim sagorevanjem, uz toplotu kondenzacije koristi se toplota produkata sagorevanja i toplota rashladne vode.Industrijske toplotne pumpe koje koriste kompresiju pare koriste fluid koji se procesuira kao radni fluid u otvorenom ciklusu.</p></li><li><p>Apsorpcione toplotne pumpe</p><p>Ciklusu se dovodi toplota pre nego mehanika energija. Apsorpcione toplotne pumpe koje se koriste u postrojenjima za klimatizaciju najee koriste sagorevanje gasa, dok apsorpcione toplotne pumpe koje se koriste u industriji koriste otpadnu toplostu ili paru visokog pritiska.</p></li><li><p>Apsorpcioni sistemi se zasnivaju na sposobnosti tenosti ili soli da apsorbuju paru radnog fluida. Najei parovi radnih fluida kod apsorpcionih sistema su:voda (radni fluid) i litijum bromid (apsorbent), iamonijak (radni fluid) i voda (apsorbent).Kod apsorpcionih sistema, kompresija radnog fluida se ostvaruju termiki u krugu rastvora koji se sastoji iz apsorbera, pumpe za rastvor, generatora i jednog ekspanzionog ventila.U generatoru se dovodi toplota visoke temperature da bi vodila proces. U industriji se koriste tzv. transformatori toplote koji koriste iste ove apsorpcione procese a kao izvor toplote koriste otpadnu toplotu.</p></li><li><p>Izvori toplote</p></li><li><p>VAZDUH se najee koristi kao izvor toplote. Mada toplotne pumpe koje koriste vazduh imaju po sezoni 10-30% manji stepen korisnosti od toplotnih pumpi koje kao izvor toplote koriste vodu. Uzrok ovome su nagli padovi temperatura okolnog vazduha, velike temperaturske razlike i potreba da se spoljne cevi na kojima je dolo do roenja ili mrnjenja vode iz vazduha osue. Suenje isparivaa sa spoljne strane ostvaruje se kratkotrajnim okretanjem ciklusa ili drugim manje efikasnim energetskim nainima.IZDUVNI (VENTILACIONI) VAZDUH je est izvor toplote u stambenim i javnim zgradama. Ova se toplota koristi za grejanje prostora ili napojne sanitarne vode.</p></li><li><p>PODZEMNA VODAje dostupna sa stabilnim temperaturama od 4 -100C. Za korienje ovih izvora koriste se otvoreni i zatvoreni sistemi. Kod otvorenih sistema mogui su zamrzavanje, korozija i zaprljanje.Zatvoreni sistemi mogu biti sa direktnom ekspanzijom radnog fluida pod vodom, ili sistemi sa rasolinom. Sistemi sa rasolinom imaju manji stepen korisnosti, ali su laki za korienje. Cena ovih sistema je njihova slabija strana. </p></li><li><p>SISTEMI KOJI KORISTE TOPLOTU ZEMLJEImaju relativno visoke godinje temperature. Toplota se uzima tako to radni fluid u vertikalnim i horizontalnim sistemima direktno isparava ili se koristi rasolina. Toplotni kapacitet zemljita se menja zavisno od godinjeg doba i sadraja vlage u njemu. Temperatura zemlje zemljita zimi opada zbog uzimanja toplote od nje. </p></li><li><p>GEOTERMALNA TOPLOTA STENAkoriste se gde podzemne vode nisu dostupne. Dubina kopanja rupa je obino od 100 do 200m. Kod ovih sistema se najee koristi rasolina koja se kree u zavarenim plastinim cevima. Neki sistemi sa stenama koji se koriste kod komercijalnih zgrada koriste ove stene za skladitenje toplote i hladnoe. Nisu ekonomski poeljni.RENA I JEZERSKA VODAsu dobri izvori meutim problem moe nastati kod smrzavanja zimi.MORSKA VODAje dobar izvor i koristi se kod srednjih i velikih instalacija.OTPADNE I RASHLADNE VODE Primeri su kanalizacione vode, industrijske otpadne vode, rashladna voda iz industrije i proizvodnje elektrine energije kondenzaciona toplota kod rashladnih postrojenja. Mnogo ih je lake primeniti u industriji neko kod stambenih jedinica.</p></li><li><p>Radni fluidiVETAKI RADNI FLUIDINajee korieni radni fluidi kod toplotnih pumpi su:CFC 12 niske i srednje temperature (max.800C),CFC 14 visoke temperature (max.1200C),R 500 srednje temperature (max.800C),R 502 niske i srednje temperature (max.550C),HCFC 22 kod svih toplotnih pump za grejanje i hlaenje (max.550C),CFC su jedinjenja hlora i fluora sa ugljenikom su tetni za ivotnu sredinu. Doprinose globalnom zagrevanju. Spadaju u grupu zabranjenih rashladnih sredstava. U njih spadaju R-11 (CCl3F),R-12 (CCl2F2), R-13,...HCFC su jedinjenja vodonika, hlora, fluora i ugljenika. Manje su tetni po atmosferu. HFC su jedinjenja vodonika, fluora i ugljenika. Oni ne naruavaju ozonski omota, ali doprinose globalnom zagrevanju.Meavine dva i vie istih radnih fluida predstavljaju mogue reenje. Mogu biti azeotropske(kondenzuju i isparavaju na istoj temperaturi) zeotropske meavine isparavaju i kondenzuju se u temperaturskom intervalu. </p></li><li><p>PRIRODNI RADNI FLUIDIsu supstance koje u slobodnoj formi postoje u biosferi. One u globalu zanemarljivo mogu tetiti atmosferi. Primeri su amonijak, ugljovodonici (npr. propan), voda, vazduh i ugljen dioksid. Neki od ovih fluida su toksini i zapaljivi i radi toga zahtevaju posebne konstrukcione zahteve. Neki su u kontaktu sa drugima korozivni, primer je NH3 koji korodira bakar, to znai da se bakar ne moe koristiti za izradu izmenjivaa toplote. Oni se koriste sve vie mada treba rei da u termodinamikim osobinama zaostaju za vetakim materijalima. Voda je odlian radni fluid za industrijske toplotne pumpe koje rade na visokim temperaturama. Nedostatak vode je mali zapremniski toplotni kapacitet (kJ/m3). Zbog ovoga ona zahteva velike i skupe kompresore naroito na malim temperaturama. Drugi nedostatak je taka smrzavanja vode, to znai da kod ovih sistema ispariva ne moe biti na temperaturama niim od 00C.</p></li></ul>