Hőszivattyú és hőszivattyús rendszerek hatásfoka
description
Transcript of Hőszivattyú és hőszivattyús rendszerek hatásfoka
prof. Nyers József Dr.Sci.
MF Szabadka
Óbudai Egyetem, Budapest
Tera Term kft, Szabadka
Magyar Energia Szimpózium –MESZ 2012
Budapest 2012. 10. 04. 2002
1
2
A hőszivattyú egy balos körfolyamaton alapuló hűtőgép.
A hűtőgép a hő alacsonyabb szintről magasabb szintre való szállítására szolgál mechanikai munka vagy hő bevezetése mellett.
(A hő spontán módon csak a magasabb szintről alacsonyabb szintre terjed át.)
A mechanikai munka kompresszor segítségével közlődik a hűtőközeggel
A hő felületi hőcserélő alkalmazásával származik át a hűtőközegre.
Hőszivattyú lehet:
� kompresszoros (mechanikai munka)
� abszorbciós ( hő )
3
� Épületek főtése
� Épületek hőtése
� Medencék főtése
� Hıvisszaszármaztatására
� Melegvíz elıállítása
4
A balos kör-hőtıfolyamat négy alapfolyamatból áll:
� Elpárologtatás (evaporáció)
� Sürítés (kompresszió)
� Lecsapódás (kondenzáció)
� Terjedés (expanzió)
5
po
p 45
1` 1
tp t
3`` 3` 3
K
22``2``
X=1X=0
qiqk
qo qoqo
qp
lg p[bar]
i [kJ/kg]
6
7
8
Hı (energia) szállításáról van szó ezért nagyon fontos kérdés, hogy milyen hatásfokkal játszódik le a folyamat.
Hıszivattyú hatásfoka főtés esetébeneta = qk / Pk [w/w]= [-]eta = (qo + Pk ) / Pk ( 3.5 – 6 )
Hıszivattyús főtırendszer hatásfoka eta = (qo + Pk + Pcp )/ ( Pk + Pkp + Pcp ) ( 2.0 – 4.0 )
qo = elpárologtatóban egységnyi idı alatt történt hıcsere. Hıáram qk = kondenzátorban egységnyi idı alatt történt hıcsere. Hıáram Pk = kompresszor álltal egységnyi idı alatt a hőtıközeggel közölt mechanikai
munka. Felvett teljesítmény.Pkp = Kútszivattyú felvett teljesítményePcp = Keringetıszivattyú felvett teljesítménye
9
Hıszivattyú hatásfoka hőtés esetébeneta = qo / Pk [w/w]= [-]eta = qo / Pk ( 3.5 – 6 )
Hıszivattyús hőtırendszer hatásfoka eta = (qo - Pcp )/ ( Pk + Pkp + Pcp ) ( 2.0 – 4.0 )
qo = elpárologtatóban egységnyi idı alatt történt hıcsere. Hıáramqk = kondenzátorban egységnyi idı alatt történt hıcsere. HıáramPk = kompresszor álltal egységnyi idı alatt a hőtıközeggel közölt
mechanikai munka. Felvett teljesítmény.Pkp = Kútszivattyú felvett teljesítményePcp = Keringetıszivattyú felvett teljesítménye
10
11
12
13
14
15
16
17
� Tera Term 5O hıszivattyú főtıteljesítménye
min qk = 37 [kW] ha a főtıvíz = 42/37 C kútivíz = 16/10 Cmax qk = 41 [kW] ha a főtıvíz = 32/27 C kútivíz = 16/10 C
� El. motorok álltal felvett teljesítmény összege
� keringetıszivattyú Pcpump = 1.2 [kW]� kútszivattyú Pkpump = 1.1 [kW]� Kompresszor Pkomp = 7.5 – 9.5 [kW]
össz: min 9.8 [kW]max 11.8 [kW]
A hıszivattyús főtırendszer hatásfoka
eta = ( qk + Pcpump ) / ( Pcpump + Pkpupm + Pkomp )
eta min = 37 kW / 11.8 kW = 3.14 [-]eta max = 41 kW / 9.8 kW = 4.18 [-]
18
19
� Hıvisszaszármaztatási rendszer alkotóelemei:
- felületi hıcserélı
- alacsonyhıfokú hıszivattyú
- magashıfokú hıszivattyú
- örvény vízszivattyúk
- hıszigetelt szennyvíztarály
- hıszigetelt tiszta melegvíztarály
- vezérlırendszer
20
2
1 3
4
5
6
7
1.well
2.centrifugal pump
3.tank
4.heat exchanger
5.heat pump
6.sewer pipe
7.washing machine
3
5
/
(50-55) C
(40-45) C
(13-14) C
(13-14) C
2
21
22
23
24
Hıigény
5 000 [ kg/h ] 13 C kútvíz 55 C való felmelegítéséreq = 5 000 [kg/h] 1.163 [Wh/kg K] ( 55 – 13 ) [K]q = 244 [kW]
Villanymotorok felvett teljesítménye
� Örvényszivattyúk (6 drb) Pcp = 6 x 1.3 [kW] = 7.8 [kW]� Kompresszorok (2 drb) Pk = 2 x 14.2 [kW] = 28.4 [kW]� összesen: P = 36.2 [kW]
� A rendszer hatásfoka
� 244 kW / 36.2 kW = 6.74
� A megtakarítások
� Befektetett villanyenergia réaránya 36.2 kW / 244 kW = 0.148 14.8 %
� A visszanyert hı részaránya 100 % - 14.7 % = 85.2 %
25