תחנות כוח המשתמשות במקורות אנרגיה בטמפרטורה נמוכה. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

תחנות כוח המשתמשות במקורות אנרגיה בטמפרטורה נמוכה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מקורות אנרגיה חלופיים

מחליפי חום קרקע בבארות אנכיות היו בשימוש נרחב ב-10-15 השנים האחרונות כמקור חום בטמפרטורה נמוכה למערכות חימום ואספקת מים חמים באמצעות משאבות חום. מקור חום ידידותי לסביבה זה משמש לעתים קרובות למדי, למשל, בשוויץ, שם פועלים כיום כארבעת אלפים מתקנים כאלה.

המרכז האזורי של אלטאי לחיסכון באנרגיה לא מסורתית ערך מחקר על ההשפעה ההדדית של מחליף חום קרקע אנכי ומשאבת חום. יחידת משאבת החום האוטומטית ATNU-10 (נוזל עבודה - R22) נלקחה כבסיס, שפותחה על ידי AK "INSOLAR" במסגרת התוכנית המדעית והטכנית הממלכתית של רוסיה "אנרגיה נקייה לסביבה" ומיוצרת על ידי "ECOMASH" מפעל (סראטוב). המערכת כוללת גם מחליף חום קרקע אנכי בבאר בעומק של לא יותר מ-100 מ' (כפי שהוכיחו מחקרים הידרוגיאולוגיים, 67% מאוכלוסיית טריטוריית אלטאי מתגוררת בשטח שבו עומק האקוויפר הראשון קטן יותר. מ-30 מ'). ההנחה היא שטמפרטורת הקרקע הבסיסית היא 280 K, התואמת להערכת הטמפרטורה הממוצעת בעומק של יותר מ-5 מ' עבור התנאים של טריטוריית אלטאי.

מערכת הבקרה האוטומטית של משאבת החום מסוג ATNU מתוכננת בצורה כזו שהיא פועלת בתנאים אופטימליים עם ערך קבוע של שטף החום שנקבע על ידי שטף החום ממקור החום הראשוני, טמפרטורת הכניסה של מעגל הטמפרטורה הגבוהה ומהירות המסה של נושא החום של מעגל הטמפרטורה הגבוהה. אם עומס החום הנדרש יורד, יש לכבות את משאבת החום עד להחזרת הטמפרטורה שנקבעה. אם הספק של מחליף החום הקרקעי אינו מספיק כדי לכסות את הפסדי החום במעגל הטמפרטורה הגבוהה, יש להפעיל מקרוב שיא.

התוצאות הראו שהאנרגיה התרמית המופקת מהאדמה תלויה באופן ליניארי בלוגריתם של אורך העבודה של מחליף החום. בתנאים אלה (מהירות סינון 10 מ' ליום), כדי להשיג 5-6 קילוואט של כוח תרמי מהקרקע, העומק הנדרש של מחליף החום יהיה 50-60 מ'. תכונות התכנון של ה-ATNU דורשות תנאים מסוימים עבור זרימת נוזל קירור במעגל בטמפרטורה גבוהה. זרימת נוזל הקירור המינימלית במעגל החימום צריכה להיות 0,3 ק"ג לשנייה (1 מ'* לשעה). בנפחים קטנים יותר תתחיל הצטברות חום במערכת וכפי שהראו בדיקות בהתקנה בקנה מידה מלא הדבר יוביל לעלייה בטמפרטורה ובלחץ של הקירור, להידרדרות בפעולת המאייד ולירידה בהסרת חום במחליף החום הקרקע. ולמרות שהטמפרטורה של נוזל הקירור במעגל בטמפרטורה גבוהה עולה, היעילות של המעגל כולו, שנקבעת על ידי מקדם החימום, פוחתת.

באירופה מתגלה עניין רב בשימוש באדמה כמקור חום. העיצוב של המאייד מוצע בצורה של נחש צינורות בקוטר של כ-25 מ"מ, המונח בעומק קבוע על פני שטח של כמה מאות מטרים רבועים. על מנת להפחית את עלויות ההון, הצינורות ממוקמים קרוב לפני השטח ככל האפשר.

מחקר הקרקע כמקור חום שנערך באירופה הראה שזרימת החום למאייד מהאדמה היא 20-25 W/m, הערך המינימלי לאירופה הוא 10 W/m, המקסימום הוא 50-60 W/m .

העומק והמרווח האופטימלי של הצינורות הם 1,5 ו 2 מ', בהתאמה. במקרים מסוימים, עקב השפעה הדדית, הגבול של 2 מ' מורחב. ניתן למקם את הצינורות בעומק רדוד יותר, אך ניתן להפחית את ביצועי משאבת החום ב-5% עבור כל דרגת ירידה בטמפרטורת המאייד.

בנוסף לאפשרות אידוי ישיר של הקירור, ניתן להשתמש במוביל חום ביניים - תמלחת המסתובבת בצנרת באדמה ומפיצה חום לקירור במחליף חום מיוחד. טמפרטורת המלח הממוצעת בחורף היא -3 מעלות צלזיוס.

אם תכולת המים באדמה גבוהה, הביצועים עולים עקב העלייה במוליכות התרמית ומגע טוב עם הצינורות. ריכוז גדול של חצץ באדמה גורם להידרדרות בביצועים.

בדנמרק נשקלה האפשרות להשתמש בצינורות לא אופקיים אלא אנכיים, שיכולים לשמש לא רק בחימום, אלא גם בקירור המבנה בקיץ, כאשר משתמשים במשאבת חום הפיכה.

נתגלה גם פרט מעניין. טמפרטורת הקרקע המינימלית תמיד גבוהה מטמפרטורת האוויר ומגיעה כעבור חודשיים כאשר תפוקת החימום הנדרשת יורדת.

צינורות אנכיים תופסים פחות מקום ומאפשרים שימוש מסוים בחום האגור בחודשי הקיץ, מה שמקנה להם יתרון כלכלי. מחקרים של צינורות U אנכיים הראו אפשרות של התאוששות חום משמעותית. מאייד אופקי משטח של 150-200 מ' מאפשר לך לקבל חום של 12 קילוואט. צינורות U שהוצבו בבארות בקוטר 127 מ"מ ובעומק 8 מ' אפשרו להשיג 12 קילוואט משתי בארות בלבד. ניתן לראות מכך שצינורות בצורת U מקטינים את פני הקרקע הנדרשים פי 10-20 בהשוואה לאופקיים.

למרות הזולות היחסית של משאבות חום ביתיות בהשוואה לאלו זרות בהתחשב במצב הפיננסי החלש הנוכחי של ארגונים, הכנסת משאבות חום נתקלת בקשיים מסוימים. לא מעט תפקיד ממלא החידוש הגדול וחוסר ההיכרות של הטכנולוגיה הזו עבור הצרכנים שלנו. בעיות אלו התגברו בחו"ל על ידי מתן הטבות במשך מספר שנים לארגונים המציגים יחידות משאבות חום. ברוב מדינות מערב אירופה נקבע מס נמוך יותר על רווחים שהתקבלו משימוש במשאבות חום, ובחלק מהמדינות בוצעו סובסידיות כספיות ישירות. כך באוסטריה נקבעו סובסידיות פיננסיות של עד 100 אלף שילינג לחברות המשתמשות במשאבות חום, ובגרמניה בתחילת שנות ה-90 ניתנה לחברות כאלה הזכות להנחה מס שמגיעה עד 7,5% מעלות ההון (בכפוף ל- ההיוון שלהם), השווה לסבסוד כספי של עד 20% מעלות התקנות משאבות חום. כתוצאה מכך פועלות כיום באוסטריה 105 אלף משאבות דלק, המספקות חיסכון שנתי של 116 אלף טון מזוט.

בנוסף לשימוש בחום הקרקע, האטרקטיבי ביותר לשימוש ביישומי משאבות חום ביתיים הוא מקור החום ה"חינמי" ליצירת תנאים נוחים בתוך הבית – אוויר. זה זמין לציבור ומשך את מרבית תשומת הלב בייצור המוני. כאשר מים זמינים, יש להם מספר יתרונות על פני אוויר. השימוש בפסולת חום או קולטי שמש נחקר באופן פעיל, שבו יש עניין באירופה ובאמריקה.

משאבות החום הנפוצות ביותר עם אוויר כמקור חום כבר מתחילת השימוש בבית. בעצם, אוויר הוא גם גוף קירור. כמקור חום, לאוויר יש מספר חסרונות, ולכן נדרש אופטימיזציה קפדנית של העיצוב בהתאם למיקום ההתקנה, שבו טמפרטורת האוויר יכולה להשתנות באופן משמעותי.

ביצועי משאבת החום, ובמיוחד ה-COP, יורדים ככל שהפרש הטמפרטורה בין המאייד למעבה גדל. יש לכך השפעה שלילית במיוחד על משאבות חום מקור אוויר. ככל שטמפרטורת הסביבה יורדת, כמות החום הנדרשת לחימום עולה, אך היכולת של משאבת החום לשמור אפילו על תפוקת חום קבועה פוחתת משמעותית. כדי להתגבר על חסרון זה, חימום נוסף מוחל לעתים קרובות.

עבור התנאים של אנגליה ורוב מדינות אירופה, העלות של משאבת חום עם כל מקור חום גבוהה באופן ניכר מזו של דוד מרכזי רגיל. ככל שחלקה של משאבת החום בעומס החום הביתי גדול יותר, כך ההפרש בהשקעה גבוה יותר, ולכן משאבות חום מחושבות לרוב רק עבור חלק מעומס החום השנתי, והשאר מסופק על ידי דוד נוסף, לרוב חשמלי (בארה"ב) ודלק מאובנים (באירופה). הבחירה ביניהם נקבעת על פי היחס בין עלויות ההון לתפעול. אם משאבת חום מספקת מיזוג אוויר גם בקיץ, גודלה ועוצמתה עשויים להיות מוכתבים על ידי יישום מסוים זה.

חימום נוסף נדרש כאשר טמפרטורת הסביבה יורדת מתחת לאפס, ואיבוד החום של הבניין עולה על תפוקת החום של המשאבה. על מנת להגביר את היעילות הכלכלית של המערכת, הכללת דוד נוסף, במקרה זה חשמלי, מומלצת רק כאשר משאבת החום אינה יכולה לכסות את מלוא העומס.

כל מקורות החום למשאבות חום חשופים במידה זו או אחרת להשפעת אנרגיית השמש, אך ניתן להשתמש בו גם ישירות באמצעות קולטי שמש עם מחזור נוזל קירור, חימום האוויר הנכנס למאייד באמצעות רכזי שמש. למרות שנראה כי רכזי שמש מתאימים יותר למשאבות חום ספיגה. הם עדיין בשימוש מועט בבית, אבל הם נושא למחקר לא מבוטל. כדי לחמם מראש את הגנרטור במחזור הספיגה, נדרשות טמפרטורות גבוהות יותר מאלה שניתן להשיג על ידי קולטי פלטות שטוחות קונבנציונליות. עם זאת, שימוש במחזור ספיגה למיזוג אוויר מאפשר חימום מקולטים שטוחים, שכן הטמפרטורה כאן חייבת להיות נמוכה יותר ולכן קירור האוויר מתבצע בקיץ, בדיוק כאשר קרינת השמש חזקה וטמפרטורת הקולט מוגברת.

יחד עם מקורות חום אחרים עבור משאבות חום, נעשה שימוש נרחב בקולטי פלטות שטוחים המוצבים על גגות. באופן כללי, קולטי שמש נחקרים באופן אינטנסיבי לשימוש לא רק עם משאבות חום, אלא גם באופן עצמאי, כמו גם במעגלים עם מצברי חום. אלה האחרונים מעניינים גם משאבות חום כמקור חום בימים מעוננים או בלילה.

על ידי אספקת חום למאייד בטמפרטורה גבוהה מהאוויר, הקרקע או המים הסביבה, קולטי שמש מגבירים את ה-COP של משאבת החום.

בדרך כלל נוזל קירור הביניים - מים מעבירים חום מהקולט למאייד. אבל יכול להיות שיש שילוב שלם של הקולט עם המאייד, כאשר נוזל הקירור מתאדה ישירות בתוך הצינורות של קולט השמש.

לעתים קרובות החום מקולט השמש מוזרם למחסן חום נוזלי שבו טבולים צינורות המאייד. אגירת החום משחקת תפקיד חיוני בכל מערכת משאבת חום סולארית. בבית פיליפס, למשל, קולט שמש (20 מ"ר) אוסף 2-36 GJ של חום בשנה (עם יעילות ממוצעת של 44%) המאוחסן במיכל של 50 מ"ר בטמפרטורות של עד 40 מעלות צלזיוס.

תוכנית בית אנרגיה מינימלית הוצעה באמצעות שלוש משאבות חום: אחת להעברת חום בטמפרטורה עולה מקולט השמש לסוללה, השנייה מהסוללה למערכת החימום, והשלישית מהסוללה למערכת המים החמים.

קולטי שמש נחשבים גם בשילוב עם קרקע. נקבע כי מידות קולט השמש חייבות להיות יותר מ-3 מ"ר לכל 2 קילוואט של איבוד חום מהבית. עם קולט שמש בשטח של 1 מ"ק עם מאייד קרקע התופס רק 30 מ', מושגת COP = 3. אם אתה משתמש רק במאייד קרקעי, יש צורך במשטח של 100 מ', והתוצאה היא COP = 3,4.

עם זאת, יכול להיות שלמרות העלייה ב-COP, החיסכון בדלק עשוי שלא להצדיק את עלות ההתקנה, במיוחד קולט השמש. עבודות אחרות בתחום זה מראות שעם הספק תרמי של HPI של 6 קילוואט, נדרש משטח של 20 מ"ר.

בנוסף, HPP יכול להשתמש בפליטות חום מהדיור עצמו, למשל, גזי פליטה מתנורים במטבח או מהמטבח בכלל, מי שפכים. בהולנד, TN הוחל על מייבש כלים ביתי. החום של האוויר הלח שנפלט משמש לחימום האוויר היבש המסופק למייבש. האוויר הלח והחם מהמייבש עובר למאייד HP ומתקרר. כאשר מתקרר, רטיבות נופלת ממנו, והאוויר הופך מתאים למחזור. המאייד משתמש הן בחום הגיוני והן בחום הסמוי של האוויר היוצא. האוויר החוזר עובר דרך המעבה ומחומם על ידי חום העיבוי. החיסכון באנרגיה מגיע לכ-48%. להלן כמה מאפיינים של HPPs שנמצאים בשימוש נרחב בחו"ל.

שולחן 2.1.2. מאפייני יחידת ה-Carrier HP (ארה"ב) - משאבת חום אוויר-אוויר פשוטה הפיכה

תחנות כוח המשתמשות במקורות אנרגיה בטמפרטורה נמוכה

שולחן 2.1.3. המאפיינים של לנוקס HP משולבים עם מערכת חימום אש, המבטלת את מערכת החימום הנוספת

תחנות כוח המשתמשות במקורות אנרגיה בטמפרטורה נמוכה

ראה מאמרים אחרים סעיף מקורות אנרגיה חלופיים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

מערכת שמש ללא צדק 08.01.2008

נהוג לחשוב שצדק מגן על כוכב הלכת שלנו מפני פגיעות אסטרואידים. אסטרונומים יצרו מודל ממוחשב של מערכת השמש ללא צדק כדי לראות כיצד 10 האסטרואידים והשביטים בין צדק לנפטון היו מתנהגים במשך 100000 מיליון שנים אלמלא השפעתו של צדק.

התברר שללא כוכב לכת ענק, מספר הפגיעות בכדור הארץ יהיה אפילו מעט פחות. אבל יותר אסטרואידים יישארו בתוך מערכת השמש (כעת כוח המשיכה של צדק זורק חלק מהם לחלל הבין-כוכבי), כך שהסיכוי שיתנגשו בכדור הארץ יישאר בערך זהה.

כאשר אסטרונומים החליפו את צדק בכוכב לכת בגודל של שבתאי, מספר הפגיעות ההיפותטיות בכדור הארץ גדל פי 3-4. אז זה יכול להיות יותר גרוע.

עוד חדשות מעניינות:

▪ אור מכל מקום

▪ הארכיטקטורה החדשה של Fujitsu תאיץ את המחשבים האישיים פי 10

▪ חוטים למעקב אחר גז

▪ חלב תפוחי אדמה

▪ שנה זיכרונות

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק באתר רכב. מבחר מאמרים

▪ מאמר Visakhadatta. פרשיות מפורסמות

▪ מאמר מי כתב את המילון האנגלי הראשון? תשובה מפורטת

▪ מאמר Walker officinalis. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר מודול ביו-אנרגיה אוטונומית BIOEN-1. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר קופסת קרטון מכנית להחלפת כרטיס. פוקוס סוד

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר