Pompes à chaleur pour le chauffage et la production d'eau chaude. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Une pompe à chaleur est une machine qui permet le transfert d'un corps (environnement) moins chauffé vers un corps plus chaud, en raison de la dépense d'énergie mécanique. Les processus se produisant dans les pompes à chaleur sont l'inverse des processus effectués par le fluide de travail dans la machine frigorifique. Le cycle théorique limite d'une pompe à chaleur est le cycle de Carnot inversé.

Les pompes à chaleur sont des sources d'énergie renouvelables non traditionnelles, respectueuses de l'environnement et économiques et sont conçues pour générer de l'énergie thermique utilisée pour le chauffage et l'approvisionnement en eau chaude de diverses installations. Lors de leur fonctionnement, les pompes à chaleur utilisent l'énergie solaire accumulée par la terre (eau souterraine), ainsi que l'énergie géothermique. De plus, les pompes à chaleur peuvent être utilisées pour utiliser l'énergie thermique des eaux usées des villes, des installations industrielles et des installations de traitement. Taux de conversion d'énergie élevé (η>3.0) ouvre de larges perspectives d'utilisation de ces réglages.

Selon les prévisions du Conseil mondial de l'énergie (CME), il ressort que d'ici 2020, 75 % de l'approvisionnement public en chauffage des pays développés seront assurés par des pompes à chaleur. Cette prévision est justifiée par l'organisation pratique de l'approvisionnement en chaleur dans un certain nombre de pays: par exemple, l'approvisionnement public en chaleur par pompe à chaleur en Suède est d'environ 50% et aux États-Unis, il est proche de 37%.

La Russie a pris beaucoup de retard dans le développement de la technologie des pompes à chaleur et il est maintenant nécessaire de faire de gros efforts dans ce domaine. La production de chaleur utilisant HP est plus rentable en Russie par rapport à tous les pays développés, principalement en raison des conditions climatiques difficiles.

Techniquement, une pompe à chaleur ("chaudière Fréon") est une installation qui transfère la chaleur d'une source de chaleur à basse température vers un consommateur à haute température (système de chauffage) par l'intermédiaire d'un intermédiaire.

Toute unité de réfrigération fonctionne selon le même processus. La source de chaleur sera toute chaleur dissipée dans la nature ou chaleur technogénique.

Dans le premier cas, en règle générale, il s'agit d'eaux souterraines, de sources thermales ou de réservoirs non gelés, dans le second - la chaleur d'une tour de refroidissement, les émissions de ventilation, les rejets industriels, les installations de traitement, etc. avec une température de +5 à +40°C, qui ne peut pas être directement utilisé pour le chauffage et l'eau chaude.

L'efficacité de la PAC est déterminée par la température de la source et est nettement supérieure à tout type de chaudière, et plus encore aux radiateurs électriques. En fonction de la température, une source avec 1 kW d'électricité consommée HP permet de délivrer de 3 à 7 kW de puissance thermique au système de chauffage, tandis que les 2 à 6 kW manquants sont "prélevés" à la source. La période d'amortissement de HP, selon la température de la source et la configuration de l'installation, peut aller de plusieurs mois à deux ans. Les PAC ne produisent pas d'émissions dans l'atmosphère, ce sont donc des installations respectueuses de l'environnement par rapport aux chaudières.

Actuellement, la production et la mise en œuvre de HP en Russie sont principalement concentrées dans deux sociétés par actions, toutes deux situées à Novossibirsk. Il s'agit de CJSC Energia, qui produit des PAC à compression de vapeur d'une capacité de 10 kW à 9 MW, à la fois électriques et entraînées par des moteurs à combustion interne et valorise la chaleur d'échappement dans les PAC, et CJSC Teplosib, qui développe des PAC à absorption au bromure de lithium avec une unité thermique capacité de 25 kW ou plus jusqu'à 5-10 MW.

Les pompes à chaleur fabriquées par CJSC "Istochnik", de type à compression, à un étage, automatisées, à puissance calorifique réglable, sont conçues pour générer de la chaleur et de l'énergie (Fig. 8.1).

Fig.8.1. Schéma pompe à chaleur

Comment ça marche? basé sur la transformation (transfert) de la chaleur des sources de chaleur environnementales à basse température vers un consommateur de chaleur à haute température en raison des transformations de phase des substances de travail (fréons respectueux de l'ozone K 22, K 134, K 142.)

rendez-vous

Les pompes à chaleur sont utilisées :

• pour l'approvisionnement autonome en chaleur et en eau chaude, ainsi que la climatisation et le refroidissement d'installations industrielles et civiles ;
• pour le séchage du bois et des céréales ;
• pour chauffer l'eau des piscines et des piscicultures ;
• pour le refroidissement et le maintien à température constante de l'eau des cycles technologiques, ce qui permettra le remplacement des tours de refroidissement polluantes.

caractéristiques de

Caractéristiques techniques principales:

• Puissance calorifique : 3 - 10 000 kW ;
• Consommation horaire moyenne d'électricité : 0,86 - 2 500 kWh.

La PAC est une installation exceptionnellement économe en énergie, elle permet d'économiser 268 kg de charbon, 84 kg de fioul, 58 mètres cubes. m de gaz pour chaque Gcal de chaleur produit.

Les pompes à chaleur fonctionnent de manière entièrement automatique. La période de récupération des dépenses en capital par rapport aux chaudières électriques est de 1 an, charbon - 1 an, chaudières au mazout - 2-3 ans. Le tableau 8.1 donne les caractéristiques des pompes à chaleur.

Tableau 8.1. Prix ​​et caractéristiques des pompes à chaleur

(cliquez pour agrandir)

La consommation électrique du secteur et la puissance calorifique sont données à des températures :

• source de chaleur - +8°C;
• apport de chaleur - (58-43)°C.

Lorsque la température de la source de chaleur dépasse 80 ° C, le prix de la puissance de sortie en kW diminue.

Le système vous permet de produire de l'électricité et de la chaleur en même temps.

Durée de vie HP avant révision :

• 45000 XNUMX heures pour HP avec compresseur alternatif ;
• 60000 XNUMX heures pour HP avec compresseur à vis.

Auteur : Magomedov A.M.

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