Vantaggi e svantaggi
Tra i vantaggi delle pompe di calore c'è innanzitutto l'efficienza: per trasferire 1 kWh di energia termica all'impianto di riscaldamento, l'impianto deve spendere solo 0,2-0,35 kWh di energia elettrica. Poiché la conversione dell'energia termica in energia elettrica nelle grandi centrali elettriche avviene con un'efficienza fino al 50%, aumenta l'efficienza dell'uso del carburante quando si utilizzano pompe di calore: la trigenerazione. Requisiti semplificati per i sistemi di ventilazione e aumenta il livello di sicurezza antincendio. Tutti i sistemi funzionano utilizzando circuiti chiusi e non richiedono praticamente alcun costo operativo, a parte il costo dell'elettricità necessaria per far funzionare l'apparecchiatura.
Un altro vantaggio delle pompe di calore è la possibilità di passare dalla modalità riscaldamento invernale alla modalità climatizzazione estiva: al posto dei termosifoni, i ventilconvettori oi sistemi “a soffitto freddo” sono collegati ad un collettore esterno.
La pompa di calore è affidabile, il suo funzionamento è controllato dall'automazione. Durante il funzionamento, il sistema non richiede una manutenzione speciale, eventuali manipolazioni non richiedono abilità speciali e sono descritte nelle istruzioni.
Una caratteristica importante del sistema è la sua natura puramente individuale per ciascun consumatore, che consiste nella scelta ottimale di una fonte stabile di energia di bassa qualità, nel calcolo del coefficiente di conversione, nell'ammortamento e altro.
La pompa di calore è compatta (il suo modulo non supera le dimensioni di un frigorifero convenzionale) ed è quasi silenziosa.
Sebbene l'idea espressa da Lord Kelvin nel 1852 sia stata realizzata quattro anni dopo, le pompe di calore furono messe in pratica solo negli anni '30. Entro il 2012, in Giappone sono in funzione più di 3,5 milioni di unità, in Svezia circa 500.000 case sono riscaldate da pompe di calore di vario tipo.
Gli svantaggi delle pompe di calore geotermiche utilizzate per il riscaldamento includono l'alto costo delle apparecchiature installate, la necessità di un'installazione complessa e costosa di circuiti di scambio termico esterni sotterranei o subacquei. Lo svantaggio delle pompe di calore ad aria è la minore efficienza di conversione del calore associata al basso punto di ebollizione del refrigerante nell'evaporatore "ad aria" esterno. Uno svantaggio comune delle pompe di calore è la temperatura relativamente bassa dell'acqua riscaldata, nella maggior parte dei casi non superiore a +50 °C ÷ +60 °C, e maggiore è la temperatura dell'acqua riscaldata, minore è l'efficienza e l'affidabilità della pompa di calore.
Centrali termoelettriche che cos'è
Oggi, le centrali elettriche sono utilizzate per vari scopi.
Ad esempio, le centrali elettriche speciali che funzionano con l'aiuto dell'energia termica non sono le più utilizzate in questo settore, ma presentano numerosi vantaggi operativi.
Tali apparecchiature generano, trasmettono e convertono elettricità, portandola al consumatore.
Nonostante questa funzionalità, l'apparecchiatura richiede un'attenta diagnostica e manutenzione. Ciò include le pratiche tecniche standard di sicurezza, l'organizzazione della gestione e gli importanti lavori di manutenzione.
Vista generale dell'attrezzatura
Il progetto della centrale è rappresentato da un insieme di sistemi e unità chiave che lavorano per produrre energia elettrica convertendo l'energia termica in energia meccanica.
Il meccanismo principale in tali stazioni è un generatore elettrico lordo. Oltre all'albero mobile, nel design è inclusa una camera di combustione, dalla quale viene eventualmente rilasciato calore.
Una nota importante è che questo metodo prevede il rilascio di sostanze gassose e vapore.
Spesso questo vale per le stazioni che vengono alimentate attraverso complessi idrologici. In tali comunicazioni, la pressione del vapore aumenta, dopodiché il vapore sposta il rotore della turbina della centrale elettrica.
Pertanto, tutta l'energia entra nell'albero del motore e genera una corrente elettrica.
Vale la pena notare che in questo caso non tutta l'energia termica viene persa, ma può essere utilizzata, ad esempio, per il riscaldamento.
Principi di funzionamento delle centrali termiche
Uno dei principali momenti di lavoro è la tensione, grazie alla quale viene alimentata la stazione. Spesso i complessi sono dotati di un potenziale energetico fino a mille volt. Fondamentalmente, tali stazioni sono utilizzate localmente per rifornire impianti industriali.
Il secondo tipo comprende complessi, il cui potenziale supera i mille volt e viene utilizzato per fornire energia a singole aree e talvolta città. Il loro compito è trasformare e distribuire energia.
Un fattore importante è la potenza, che varia da tre a sei GW. Queste cifre dipendono dal tipo di combustibile utilizzato per la combustione nella camera di combustione. Oggi è consentito utilizzare gasolio, olio combustibile, combustibile solido e gas.
Realizzazione di reti di riscaldamento
In una certa misura, le centrali elettriche sono anelli di un'enorme catena di reti di riscaldamento.
Tuttavia, vale la pena notare che, a differenza di reti simili che utilizzano linee ad alta tensione, qui viene utilizzata la rete di riscaldamento.
Servono a fornire acqua calda alle stazioni.
Tali linee implicano l'utilizzo di valvole di intercettazione di tipo e dimensione idonee, dotate di valvole e metodi per il controllo del termovettore.
Inoltre, nella pratica, viene utilizzato l'utilizzo di condotte vapore comprese nell'infrastruttura di rete termica. Tuttavia, in questi casi, per garantire il corretto funzionamento dell'impianto, è necessario installare dei sistemi di decondensa.
Sistemi di controllo automatico
Nel mondo moderno, il lavoro meccanico viene gradualmente sostituito mediante il controllo dell'automazione. Con l'aiuto di un controllore speciale, il dipendente controlla il corretto flusso di lavoro dei blocchi di stazione, senza essere distratto dalle funzioni dello spedizioniere.
Pertanto, il funzionamento dei blocchi termici è controllato da sensori speciali e il sistema registra i dati e li trasmette al pannello di controllo. Dopo aver raccolto le informazioni dai sensori, il sistema analizza e corregge i parametri di funzionamento delle centrali elettriche.
Norme per la manutenzione delle centrali elettriche
Il punto più importante nell'ottimo funzionamento della stazione è il mantenimento delle comunicazioni in condizioni adeguate.
Gli ingegneri testano le prestazioni dei singoli componenti dell'installazione, dopodiché viene eseguita una diagnostica completa del sistema.
Gli specialisti testano i componenti elettronici e meccanici della custodia.
Ci sono controlli programmati e periodici per difetti, distruzioni e strutturali
Allo stesso tempo, il lavoro non viene disturbato e i materiali del corpo non vengono deformati, il che è importante per la costruzione energetica.
Dopo aver individuato ed eliminato i centri di malfunzionamento, il controllo viene effettuato da sensori e da un sistema analitico sotto la supervisione dell'operatore.
Risultati
L'utilizzo di tali sistemi implica il raggiungimento della massima produttività nel campo dell'approvvigionamento energetico.
Ciò si ottiene migliorando le competenze dei dipendenti, migliorando e automatizzando il processo di lavoro e installando attrezzature moderne.
Tuttavia, a causa degli elevati costi, la direzione cerca di attenersi a configurazioni e metodi di controllo standard nella gestione delle centrali elettriche.
I principali tipi di pompe di calore sono
acqua-acqua, aria-aria, suolo-acqua, aria-acqua, acqua-aria, suolo-aria.
Come puoi vedere, possono fuoriuscire fonti naturali di calore a basso potenziale: il calore del suolo, delle acque sotterranee e dell'aria esterna e il liquido di raffreddamento che circola direttamente nel sistema può essere acqua (salamoia) e aria.
suolo come fonte di calore
La temperatura del terreno da una profondità di 5-6 metri è praticamente commisurata alla temperatura media annuale dell'aria esterna. A causa del fatto che la temperatura del suolo è stabile per tutti i 12 mesi dell'anno, si verifica la differenza di temperatura necessaria per l'operazione più produttiva di HP in inverno - per il riscaldamento e in estate - per il raffreddamento. L'energia del suolo richiesta viene prelevata da un collettore a terra posizionato nel terreno e accumulata nel liquido di raffreddamento stesso, quindi il liquido di raffreddamento entra nell'evaporatore HP e il cerchio di circolazione viene ripetuto, dopo la successiva rimozione del calore. Come liquido di raffreddamento viene utilizzato un liquido antigelo.
Di solito, l'acqua viene miscelata con glicole propilenico per l'uso, è anche possibile con glicole etilenico. I tipi di pompe di calore "terra-acqua" o "terra-aria" sono divisi in verticali e orizzontali, a seconda della posizione del circuito di terra nel terreno. Se i sistemi sono realizzati correttamente, sono affidabili e hanno una lunga durata. Inoltre, l'efficienza dell'HP verticale e orizzontale rimane elevata indipendentemente dal periodo dell'anno.
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| Sonda per terreno orizzontale | Sonda a terra verticale |
Svantaggi delle sonde a terra verticali:
- la necessità di un'ampia area tecnologica; - la presenza di sacche d'aria nel pozzo dovute a posa in opera non qualificata, che peggiorano notevolmente l'asportazione di calore dal terreno; - l'impossibilità di ricostruzione.
Svantaggi delle sonde a terra orizzontali:
- richiedono elevati costi di esercizio; - l'impossibilità di utilizzare il raffrescamento passivo; - lavori di sterro volumetrici; - la fattibilità tecnica dell'installazione delle strutture è limitata da requisiti aggiuntivi.
L'acqua come fonte di calore
L'uso di questo tipo di calore è piuttosto vario. HP "acqua-acqua" e "acqua-aria" consentono l'utilizzo di acque sotterranee, come quelle artesiane, termali, di falda. È anche ampiamente utilizzato come fonte di calore: serbatoi, laghi, acque reflue, ecc. Più basso si trova il tubo nella colonna d'acqua, attraverso la quale viene trasferito il calore, più stabile, affidabile e produttivo è il funzionamento dell'HP.
Vantaggi delle pompe di calore acqua-acqua, acqua-aria:
- ottimo coefficiente di conversione COP dovuto alla stabilità della temperatura della sorgente (la temperatura della falda è di circa 6-7 °C tutto l'anno); - gli impianti occupano piccole aree tecnologiche; - vita utile di 30-40 anni; - minimi costi di esercizio; - possibilità di applicazione grandi capacità.
Svantaggi delle pompe di calore acqua-acqua, acqua-aria:
- applicabile è limitato dalla territorialità, per mancanza di una sorgente o in condizioni urbane; - sono necessari requisiti elevati per l'addebito del pozzo di approvvigionamento; - quando la temperatura dell'acqua aumenta, è necessario verificare la protezione anticorrosione e il contenuto di manganese e ferro.
L'aria come fonte di calore
HP aria-acqua o aria-aria sono spesso utilizzati per sistemi di riscaldamento bivalenti o monoenergetici e per la fornitura di acqua calda.
Vantaggi delle pompe di calore aria-aria e aria-acqua:
- semplicità di progettazione, installazione e funzionamento; - possibilità di utilizzo in qualsiasi zona climatica; - minor costo e tempo di ammortamento rispetto agli HP di altre fonti di calore;
Svantaggi delle pompe di calore (HP) "aria-aria", "aria-acqua":
- deterioramento del coefficiente di efficienza dovuto alle variazioni della temperatura ambiente; - basse prestazioni dell'impianto a temperature inferiori a 0°C, il che implica la necessità di una fonte di calore aggiuntiva per il periodo di riscaldamento.
Motori termici a combustione esterna
- uno.Un motore Stirling è un apparato termico in cui un fluido di lavoro gassoso o liquido si muove in uno spazio chiuso. Questo dispositivo si basa sul raffreddamento e sul riscaldamento periodici del fluido di lavoro. In questo caso, viene estratta energia, che si verifica quando il volume del fluido di lavoro cambia. Il motore Stirling può funzionare con qualsiasi fonte di calore.
- 2. Motori a vapore. Il loro principale vantaggio è la semplicità e le eccellenti qualità di trazione, che non risentono della velocità di lavoro. In questo caso, puoi fare a meno di un cambio. In questo modo il motore a vapore si differenzia in meglio dal motore a combustione interna, che produce una potenza insufficiente ai bassi regimi. Per questo motivo, il motore a vapore è comodo da usare come motore di trazione. Svantaggi: bassa efficienza, bassa velocità, consumo costante di acqua e carburante, peso elevato. In precedenza, i motori a vapore erano l'unico motore. Ma richiedevano molto carburante e si congelavano in inverno. Poi sono stati progressivamente sostituiti da motori elettrici, motori a combustione interna, turbine a vapore ea gas, che sono compatti, di maggiore efficienza, versatilità ed efficienza.
Accettazione di impianti termici dalla riparazione
Quando si accetta l'attrezzatura dalla riparazione, viene effettuata una valutazione della qualità della riparazione, che include una valutazione di: la qualità dell'attrezzatura riparata; la qualità delle riparazioni effettuate.
Le valutazioni di qualità sono impostate:
- preliminare - al termine del collaudo dei singoli elementi di una centrale termica e nel suo insieme;
- infine - sulla base dei risultati di un'operazione controllata mensilmente, durante la quale l'apparecchiatura dovrebbe essere testata in tutte le modalità, dovrebbero essere eseguiti test e regolazioni di tutti i sistemi.
Sono accettati a norma di legge i lavori eseguiti durante la revisione delle centrali termiche. Il certificato di accettazione è accompagnato da tutta la documentazione tecnica per la riparazione eseguita (schizzi, certificati di accettazione intermedi per le singole unità e rapporti di prova intermedi, documentazione as-built, ecc.).
I certificati di accettazione della riparazione con tutti i documenti sono archiviati in modo permanente insieme alle schede tecniche degli impianti. Tutte le modifiche individuate ed apportate durante la riparazione sono inserite nelle schede tecniche degli impianti, schemi e disegni.
Storia
Il concetto di pompe di calore è stato sviluppato nel 1852 dall'eccezionale fisico e ingegnere britannico William Thomson (Lord Kelvin) e ulteriormente migliorato e dettagliato dall'ingegnere austriaco Peter Ritter von Rittinger. Peter Ritter von Rittinger è considerato l'inventore della pompa di calore, avendo progettato e installato la prima pompa di calore conosciuta nel 1855. Ma l'applicazione pratica della pompa di calore acquisì molto più tardi, o meglio negli anni '40 del XX secolo, quando l'inventore-entusiasta Robert Weber (Robert C. Webber) sperimentato con il congelatore. Un giorno, Weber toccò accidentalmente un tubo caldo all'uscita della camera e si rese conto che il calore era semplicemente espulso. L'inventore ha pensato a come utilizzare questo calore e ha deciso di mettere un tubo in una caldaia per riscaldare l'acqua. Di conseguenza, Weber ha fornito alla sua famiglia una quantità di acqua calda che non potevano utilizzare fisicamente, mentre parte del calore dell'acqua riscaldata è stato rilasciato nell'aria. Questo lo ha spinto a pensare che sia l'acqua che l'aria possono essere riscaldate contemporaneamente da una fonte di calore, quindi Weber ha migliorato la sua invenzione e ha iniziato a guidare l'acqua calda a spirale (attraverso una bobina) e utilizzare una piccola ventola per distribuire il calore intorno la casa per riscaldarla. Nel tempo, è stato Weber ad avere l'idea di "pompare" il calore dalla terra, dove la temperatura non cambiava molto durante l'anno. Posò nel terreno dei tubi di rame, attraverso i quali circolava il freon, che "raccoglieva" il calore della terra.Il gas si è condensato, ha ceduto il suo calore in casa e di nuovo è passato attraverso la bobina per raccogliere la successiva porzione di calore. L'aria era messa in moto da un ventilatore e circolava per tutta la casa. L'anno successivo Weber vendette la sua vecchia stufa a carbone.
Negli anni '40 la pompa di calore era nota per la sua estrema efficienza, ma la vera necessità si manifestò dopo la crisi petrolifera del 1973, quando, nonostante i bassi prezzi dell'energia, c'era un interesse per il risparmio energetico.
Didascalie per diapositive
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Presentazione Tipi di motori termici Completato da: studente del gruppo 14K1 Polina Kozhenova
diapositiva 2
Motori termici Motore a vapore Gas, turbina a vapore Motore a reazione ICE Tipi di motori termici
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I motori termici realizzano nel loro lavoro la trasformazione di un tipo di energia in un altro. Pertanto, le macchine sono dispositivi che servono a convertire un tipo di energia in un altro. Converti l'energia interna in energia meccanica. L'energia interna dei motori termici si forma a causa dell'energia del combustibile
diapositiva 4
Un motore a vapore è un motore termico a combustione esterna che converte l'energia del vapore riscaldato nel lavoro meccanico del movimento alternativo del pistone e quindi nel movimento rotatorio dell'albero. In un senso più ampio, un motore a vapore è un motore a combustione esterna che converte l'energia del vapore in lavoro meccanico.
diapositiva 5
Un motore a combustione interna è un tipo di motore, un motore termico, in cui l'energia chimica del carburante che brucia nell'area di lavoro viene convertita in lavoro meccanico. Nonostante il fatto che i motori a combustione interna siano un tipo relativamente imperfetto di motori termici, sono molto diffusi, ad esempio, nei trasporti. Nonostante il fatto che i motori a combustione interna siano un tipo relativamente imperfetto di motori termici, sono molto diffusi, ad esempio, nei trasporti.
diapositiva 6
Una turbina a gas è un motore termico continuo, nell'apparato della lama di cui l'energia del gas compresso e riscaldato viene convertita in lavoro meccanico sull'albero. È costituito da un compressore collegato direttamente alla turbina e da una camera di combustione tra di loro.
Diapositiva 7
Una turbina a vapore è un motore termico continuo, nell'apparato a lama di cui l'energia potenziale del vapore acqueo compresso e riscaldato viene convertita in energia cinetica, che a sua volta esegue lavori meccanici sull'albero.
Diapositiva 8
Il motore a reazione crea la forza di trazione necessaria per il movimento convertendo l'energia iniziale nell'energia cinetica della corrente a getto del fluido di lavoro. Il fluido di lavoro esce dal motore ad alta velocità e, secondo la legge di conservazione della quantità di moto, si forma una forza reattiva che spinge il motore nella direzione opposta.
Diapositiva 9
La varietà di tipi di motori termici indica solo la differenza nella progettazione e nei principi di conversione dell'energia. Comune a tutti i motori termici è che inizialmente aumentano la loro energia interna a causa della combustione del carburante, seguita dalla conversione dell'energia interna in energia meccanica.
Definizione di pompa di calore
Una pompa di calore (HP) è uno dei dispositivi termotrasformatori che forniscono calore da un corpo all'altro, che hanno temperature diverse. I trasformatori termici possono essere step-up se sono progettati per trasferire calore a corpi a bassa temperatura e step-down se vengono utilizzati per trasferire calore a corpi ad alta temperatura.
Per molto tempo la pompa di calore è rimasta un mistero termodinamico, sebbene il principio del suo funzionamento derivi dalle opere di Carnot, in particolare dalla descrizione del ciclo di Carnot, pubblicata nella sua dissertazione già nel 1824. Un pratico sistema a pompa di calore , chiamato moltiplicatore di calore, fu proposto nel 1852 da Lord Kelvin, che mostrò come può essere efficacemente utilizzato per il riscaldamento.
La pompa di calore trasferisce l'energia interna da un vettore energetico a bassa temperatura a un vettore energetico a temperatura più alta. Poiché, secondo la seconda legge della termodinamica, l'energia termica può passare solo da un livello di temperatura elevato ad uno basso senza alcuna influenza esterna, è necessario utilizzare l'energia di azionamento per implementare il ciclo della pompa di calore. Pertanto, il processo di trasferimento di energia nella direzione opposta alla differenza di temperatura naturale avviene in un ciclo circolare.
Lo scopo principale di queste installazioni è utilizzare il calore di una fonte a basso potenziale, come l'ambiente. Per l'attuazione del processo in pompa di calore, il consumo necessario di energia esterna di qualsiasi natura: meccanica, chimica, cinetica, elettrica, ecc.
Attualmente sono tre le tipologie di pompe di calore maggiormente utilizzate:
• compressione per l'approvvigionamento termico delle singole abitazioni, nonché per l'approvvigionamento termico delle singole officine o impianti industriali;
• assorbimento per l'approvvigionamento termico di edifici e officine industriali;
• termoelettrico per il riscaldamento di singoli locali o piccole abitazioni.
Sono chiamati i vettori energetici alimentati con energia termica a bassa temperatura per l'attuazione del ciclo della pompa di calore fonti calore. Rilasciano energia termica per trasferimento di calore, convezione e/o irraggiamento. Sono chiamati vettori energetici che percepiscono l'energia termica di potenziale aumentato nel ciclo della pompa di calore ricevitori calore. Percepiscono l'energia termica per trasferimento di calore, convezione e (o) radiazione.
In generale si può proporre la seguente definizione: una pompa di calore è un dispositivo che percepisce il flusso di calore a bassa temperatura (lato freddo), così come l'energia necessaria per guidare ed entrambi i flussi energetici a temperatura elevata (rispetto al lato freddo) sotto forma di flusso di calore.
Questa definizione è valida per le pompe di calore a compressione, nonché per le unità ad assorbimento e termoelettriche che utilizzano l'effetto Peltier.
Capacità di riscaldamento (potenza termica) di un vapore a compressione HP è costituito da due componenti: il calore ricevuto dal viparuvache da una fonte di calore (la cosiddetta capacità di raffreddamento e potenza motrice R, per mezzo del quale l'energia termica in ingresso viene portata ad un livello di temperatura superiore.
Nell'assorbimento HP, il compressore meccanico è stato sostituito da uno termochimico, nella forma di un circuito di circolazione della soluzione aggiuntivo con un generatore (caldaia) e un assorbitore. Invece dell'energia di azionamento elettrica fornita alla pompa di calore a compressione azionata elettricamente, l'energia termica viene fornita al generatore. Tuttavia, per entrambi i processi, viene utilizzata una fonte di energia sotto forma di calore di scarto o energia ambientale con l'aiuto di un evaporatore.
Di solito nel processo di conversione dell'energia ambientale è la fase finale del processo. L'energia rilasciata durante la combustione di combustibili solidi o nei reattori nucleari subisce un gran numero di trasformazioni fino a prendere la forma necessaria ai consumatori, viene utilizzata completamente e, infine, passa quasi sempre nell'ambiente. Le pompe di calore richiedono un approccio teorico completamente diverso. Qui, all'inizio del processo, l'energia ambientale viene utilizzata anche come fonte di calore oltre all'energia di azionamento.
Tipi di riparazioni di impianti di carrozzeria.
I principali tipi di riparazione delle centrali termoelettriche e delle reti di riscaldamento sono capitali e correnti. L'ambito della manutenzione e della riparazione è determinato dalla necessità di mantenere una condizione funzionale, operativa e dal ripristino periodico degli impianti termoelettrici, tenendo conto del loro attuale stato tecnologico.
La revisione è una riparazione eseguita per riportare le caratteristiche tecniche ed economiche di un oggetto a valori prossimi ai valori di progetto, con la sostituzione o il ripristino di eventuali componenti.
L'accettazione delle centrali termiche dalla revisione è effettuata da una commissione di lavoro nominata dal documento amministrativo per l'organizzazione.
Piano annuale di ristrutturazione. Per tutti i tipi di impianti termoelettrici è necessario redigere piani di riparazione annuali (stagionali e mensili). I piani di riparazione annuali sono approvati dal capo dell'organizzazione. I piani prevedono il calcolo della complessità della riparazione, la sua durata (tempo di fermo delle riparazioni), la necessità di personale, nonché di materiali, componenti e pezzi di ricambio, e viene creata la loro scorta di materiali di consumo e di emergenza.
La riparazione in corso di impianti termici è una riparazione eseguita per mantenere le caratteristiche tecniche ed economiche di un oggetto entro i limiti specificati con la sostituzione e/o ripristino di singole parti e parti soggette ad usura. L'accettazione della riparazione in corso viene effettuata da persone responsabili della riparazione, del buono stato e del funzionamento sicuro delle centrali termiche.
La frequenza e la durata di tutti i tipi di riparazioni sono stabilite da documenti normativi e tecnici per la riparazione di questo tipo di centrali termiche.
