Avantages et inconvénients
Tout d'abord, les avantages des pompes à chaleur incluent l'efficacité : pour transférer 1 kWh d'énergie thermique au système de chauffage, l'installation n'a besoin de dépenser que 0,2 à 0,35 kWh d'électricité. Étant donné que la conversion de l'énergie thermique en énergie électrique dans les grandes centrales électriques se produit avec une efficacité allant jusqu'à 50%, l'efficacité de l'utilisation du carburant lors de l'utilisation de pompes à chaleur augmente - la trigénération. Exigences simplifiées pour les systèmes de ventilation et augmentation du niveau de sécurité incendie. Tous les systèmes fonctionnent en boucle fermée et ne nécessitent pratiquement aucun coût d'exploitation, autre que le coût de l'électricité nécessaire au fonctionnement de l'équipement.
Un autre avantage des pompes à chaleur est la possibilité de passer du mode chauffage en hiver au mode climatisation en été : juste à la place des radiateurs, les ventilo-convecteurs ou systèmes de « plafond froid » sont raccordés à un collecteur extérieur.
La pompe à chaleur est fiable, son fonctionnement est contrôlé par automatisation. Pendant le fonctionnement, le système ne nécessite pas d'entretien particulier, les éventuelles manipulations ne nécessitent pas de compétences particulières et sont décrites dans les instructions.
Une caractéristique importante du système est sa nature purement individuelle pour chaque consommateur, qui consiste dans le choix optimal d'une source stable d'énergie de faible qualité, le calcul du coefficient de conversion, le retour sur investissement, etc.
La pompe à chaleur est compacte (son module ne dépasse pas la taille d'un réfrigérateur classique) et est quasiment silencieuse.
Bien que l'idée exprimée par Lord Kelvin en 1852 se soit concrétisée quatre ans plus tard, les pompes à chaleur n'ont été mises en pratique que dans les années 1930. En 2012, au Japon, plus de 3,5 millions d'unités sont en fonctionnement, en Suède, environ 500 000 maisons sont chauffées par des pompes à chaleur de différents types.
Les inconvénients des pompes à chaleur géothermiques utilisées pour le chauffage comprennent le coût élevé des équipements installés, la nécessité d'une installation complexe et coûteuse de circuits d'échange de chaleur externes souterrains ou sous-marins. L'inconvénient des pompes à chaleur à air est l'efficacité de conversion de chaleur inférieure associée au bas point d'ébullition du réfrigérant dans l'évaporateur "air" externe. Un inconvénient commun des pompes à chaleur est la température relativement basse de l'eau chauffée, dans la plupart des cas pas plus de +50 °C ÷ +60 °C, et plus la température de l'eau chauffée est élevée, plus l'efficacité et la fiabilité du système sont faibles. pompe à chaleur.
Les centrales thermiques qu'est-ce que c'est
Aujourd'hui, les centrales électriques sont utilisées à diverses fins.
Par exemple, les centrales électriques spéciales qui fonctionnent à l'aide d'énergie thermique ne sont pas les plus utilisées dans ce domaine, mais elles présentent un grand nombre d'avantages opérationnels.
Ces équipements génèrent, transmettent et convertissent l'électricité, l'amenant jusqu'au consommateur.
Malgré cette fonctionnalité, l'équipement nécessite un diagnostic et une maintenance minutieux. Cela comprend les pratiques de sécurité technique standard, l'organisation de la gestion et les travaux de maintenance majeurs.
Vue générale de l'équipement
La conception de la centrale électrique est représentée par un ensemble de systèmes et d'unités clés qui fonctionnent pour produire de l'électricité en convertissant l'énergie thermique en énergie mécanique.
Le mécanisme principal de ces stations est un générateur électrique brut. En plus de l'arbre mobile, une chambre de combustion est incluse dans la conception, à partir de laquelle la chaleur est finalement libérée.
Une note importante est que cette méthode implique la libération de substances gazeuses et de vapeur.
Cela s'applique souvent aux stations alimentées par des complexes hydrologiques. Dans de telles communications, la pression de la vapeur augmente, après quoi la vapeur déplace le rotor de la turbine de la centrale électrique.
Ainsi, toute l'énergie entre dans l'arbre du moteur et génère un courant électrique.
Il convient de noter que toute l'énergie thermique n'est pas perdue dans ce cas, mais peut être utilisée, par exemple, pour le chauffage.
Principes de fonctionnement des centrales thermiques
L'un des principaux moments de travail est la tension, grâce à laquelle la station est alimentée. Souvent, les complexes sont équipés d'un potentiel énergétique allant jusqu'à mille volts. Fondamentalement, ces stations sont utilisées localement pour alimenter des installations industrielles.
Le deuxième type comprend des complexes, dont le potentiel est supérieur à mille volts et est utilisé pour fournir de l'énergie à des zones individuelles, et parfois à des villes. Leur tâche est de transformer et de distribuer l'énergie.
Un facteur important est la puissance, qui varie de trois à six GW. Ces chiffres dépendent du type de combustible utilisé pour la combustion dans la chambre de combustion. Aujourd'hui, il est permis d'utiliser du carburant diesel, du mazout, du combustible solide et du gaz.
Construction de réseaux de chaleur
Dans une certaine mesure, les centrales électriques sont des maillons d'une immense chaîne de réseaux de chaleur.
Cependant, il convient de noter que, contrairement aux réseaux similaires utilisant des lignes à haute tension, les conduites de chaleur sont utilisées ici.
Ils servent à fournir de l'eau chaude aux stations.
De telles conduites impliquent l'utilisation de vannes d'arrêt de type et de taille appropriés, équipées de vannes et de méthodes de contrôle du caloporteur.
De plus, dans la pratique, l'utilisation de conduites de vapeur incluses dans l'infrastructure des conduites thermiques est utilisée. Cependant, dans de tels cas, pour assurer le bon fonctionnement de l'installation, il est nécessaire d'installer des systèmes d'évacuation des condensats.
Systèmes de contrôle automatique
Dans le monde moderne, le travail mécanique est progressivement remplacé par le contrôle de l'automatisation. Avec l'aide d'un contrôleur spécial, l'employé surveille le flux de travail correct des blocs de la station, sans être distrait des fonctions du répartiteur.
Ainsi, le fonctionnement des blocs thermiques est contrôlé par des capteurs spéciaux, et le système enregistre les données et les transmet au panneau de commande. Après avoir collecté les informations des capteurs, le système analyse et corrige les paramètres de fonctionnement des centrales électriques.
Règles pour l'entretien des centrales électriques
Le point le plus important dans l'excellent fonctionnement de la station est le maintien des communications en bon état.
Les ingénieurs testent les performances des composants individuels de l'installation, après quoi un diagnostic complet du système est effectué.
Des spécialistes testent les composants électroniques et mécaniques du boîtier.
Il y a des contrôles programmés et périodiques pour les défauts, la destruction et la structure
Dans le même temps, le travail n'est pas perturbé et les matériaux de carrosserie ne sont pas déformés, ce qui est important pour le bâtiment énergétique.
Après avoir identifié et éliminé les centres de dysfonctionnements, le contrôle est effectué par des capteurs et un système analytique sous la supervision de l'opérateur.
Résultats
L'utilisation de tels systèmes implique la réalisation d'une productivité maximale dans le domaine de l'approvisionnement énergétique.
Ceci est réalisé en améliorant les compétences des employés, en améliorant et en automatisant le processus de travail, ainsi qu'en installant des équipements modernes.
Cependant, en raison des coûts élevés, la direction essaie de respecter les configurations et les méthodes de contrôle standard dans la gestion des centrales électriques.
Les principaux types de pompes à chaleur sont
eau-eau, air-air, sol-eau, air-eau, eau-air, sol-air.
Comme vous pouvez le voir, des sources naturelles de chaleur à faible potentiel peuvent sortir - la chaleur du sol, des eaux souterraines et de l'air extérieur, et le liquide de refroidissement circulant directement dans le système peut être de l'eau (saumure) ainsi que de l'air.
le sol comme source de chaleur
La température du sol à partir d'une profondeur de 5 à 6 mètres est pratiquement proportionnelle à la température annuelle moyenne de l'air extérieur. En raison du fait que la température du sol est stable tous les 12 mois de l'année, la différence de température nécessaire se produit pour le fonctionnement le plus productif de HP en hiver - pour le chauffage et en été - pour le refroidissement. L'énergie au sol requise est prélevée par un collecteur au sol situé dans le sol et accumulée dans le fluide caloporteur lui-même, puis le fluide caloporteur entre dans l'évaporateur HP et le cercle de circulation se répète, après la prochaine évacuation de la chaleur. Un liquide antigel est utilisé en tant que tel liquide de refroidissement.
Habituellement, l'eau est mélangée avec du propylène glycol pour l'utilisation, c'est également possible avec de l'éthylène glycol. Les types de pompes à chaleur "sol-eau" ou "sol-air" sont divisés en verticaux et horizontaux, en fonction de l'emplacement du circuit de sol dans le sol. Si les systèmes sont fabriqués correctement, ils sont fiables et ont une longue durée de vie. Aussi, le rendement des PAC verticales et horizontales reste élevé quelle que soit la période de l'année.
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| Sonde de sol horizontale | Sonde de sol verticale |
Inconvénients des sondes de sol verticales :
- la nécessité d'un grand espace technologique ; - l'apparition de sacs aériens dans le puits dus à une pose non qualifiée, qui aggravent considérablement l'évacuation de la chaleur du sol ; - l'impossibilité de reconstruction.
Inconvénients des sondes de sol horizontales :
- nécessitent des coûts d'exploitation élevés ; - l'impossibilité d'utiliser le refroidissement passif ; - les terrassements volumétriques ; - la faisabilité technique de l'installation des ouvrages est limitée par des exigences supplémentaires.
L'eau comme source de chaleur
L'utilisation de ce type de chaleur est assez diversifiée. Les PAC « eau-eau » et « eau-air » permettent l'utilisation des eaux souterraines, telles que les eaux artésiennes, thermales, souterraines. Il est également largement utilisé comme source de chaleur - réservoirs, lacs, eaux usées, etc. Plus le tuyau est situé bas dans la colonne d'eau, à travers laquelle la chaleur est transférée, plus le fonctionnement de la PAC est stable, fiable et productif.
Avantages des pompes à chaleur eau-eau, eau-air :
- excellent coefficient de conversion COP grâce à une température de source stable (la température de la nappe phréatique est d'environ 6-7 °C toute l'année) ; - les systèmes occupent de petits domaines technologiques ; - durée de vie de 30 à 40 ans ; - coûts d'exploitation minimaux ; - possibilité d'application grandes capacités.
Inconvénients des pompes à chaleur eau-eau, eau-air :
- l'applicabilité est limitée par la territorialité, faute de source ou en conditions urbaines ; - des exigences élevées pour le débit du puits d'alimentation sont nécessaires ; - lorsque la température de l'eau augmente, il est nécessaire de vérifier la protection anti-corrosion et la teneur en manganèse et en fer.
L'air comme source de chaleur
Les PAC air-eau ou air-air sont le plus souvent utilisées pour des systèmes de chauffage bivalents ou monoénergétiques, et fournissant de l'eau chaude.
Avantages des pompes à chaleur air-air et air-eau :
- la simplicité de conception, d'installation et de fonctionnement ; - la possibilité d'utilisation dans n'importe quelle zone climatique ; - le coût et la période d'amortissement les plus bas par rapport à la PAC des autres sources de chaleur ;
Inconvénients des pompes à chaleur (PAC) « air-air », « air-eau » :
- détérioration du coefficient d'efficacité due aux changements de température ambiante ; - faible performance du système à des températures inférieures à 0 ° C, ce qui implique la nécessité d'une source de chaleur supplémentaire pour la période de chauffage.
Moteurs thermiques à combustion externe
- un.Un moteur Stirling est un appareil thermique dans lequel un fluide de travail gazeux ou liquide se déplace dans un espace clos. Ce dispositif est basé sur le refroidissement et le chauffage périodiques du fluide de travail. Dans ce cas, l'énergie est extraite, ce qui se produit lorsque le volume du fluide de travail change. Le moteur Stirling peut fonctionner sur n'importe quelle source de chaleur.
- 2. Machines à vapeur. Leur principal avantage est la simplicité et d'excellentes qualités de traction, qui ne sont pas affectées par la vitesse de travail. Dans ce cas, vous pouvez vous passer d'une boîte de vitesses. En cela, la machine à vapeur se différencie pour le mieux du moteur à combustion interne, qui produit une puissance insuffisante à bas régime. Pour cette raison, la machine à vapeur est pratique à utiliser comme moteur de traction. Inconvénients : faible rendement, faible vitesse, consommation d'eau et de carburant constante, poids élevé. Auparavant, les moteurs à vapeur étaient le seul moteur. Mais ils nécessitaient beaucoup de carburant et gelaient en hiver. Ensuite, ils ont été progressivement remplacés par des moteurs électriques, des moteurs à combustion interne, des turbines à vapeur et à gaz, qui sont compacts, plus efficaces, polyvalents et efficaces.
Réception des installations thermiques après réparation
Lors de la réception d'équipements en réparation, une évaluation de la qualité de la réparation est effectuée, qui comprend une évaluation de: la qualité de l'équipement réparé; la qualité des réparations effectuées.
Les cotes de qualité sont définies :
- préliminaire - à la fin des tests d'éléments individuels d'une centrale thermique et dans son ensemble;
- enfin - sur la base des résultats d'une opération contrôlée mensuelle, au cours de laquelle l'équipement doit être testé dans tous les modes, des tests et des réglages de tous les systèmes doivent être effectués.
Les travaux effectués lors de la révision des centrales thermiques sont acceptés conformément à la loi. Le certificat de réception est accompagné de toute la documentation technique de la réparation effectuée (croquis, certificats de réception intermédiaires pour les unités individuelles et rapports d'essais intermédiaires, documentation as-built, etc.).
Les certificats de réception de réparation avec tous les documents sont stockés en permanence avec les fiches techniques des installations. Toutes les modifications identifiées et apportées lors de la réparation sont reportées sur les fiches techniques des installations, schémas et plans.
Récit
Le concept des pompes à chaleur a été développé en 1852 par l'éminent physicien et ingénieur britannique William Thomson (Lord Kelvin) et encore amélioré et détaillé par l'ingénieur autrichien Peter Ritter von Rittinger. Peter Ritter von Rittinger est considéré comme l'inventeur de la pompe à chaleur, ayant conçu et installé la première pompe à chaleur connue en 1855. Mais l'application pratique de la pompe à chaleur acquise bien plus tard, ou plutôt dans les années 40 du XXe siècle, lorsque l'inventeur passionné Robert Weber (Robert C. Webber) a expérimenté le congélateur. Un jour, Weber a accidentellement touché un tuyau chaud à la sortie de la chambre et s'est rendu compte que la chaleur était simplement rejetée. L'inventeur a réfléchi à la manière d'utiliser cette chaleur et a décidé de mettre un tuyau dans une chaudière pour chauffer l'eau. En conséquence, Weber a fourni à sa famille une quantité d'eau chaude qu'ils ne pouvaient pas utiliser physiquement, tandis qu'une partie de la chaleur de l'eau chauffée était libérée dans l'air. Cela l'a incité à penser que l'eau et l'air peuvent être chauffés à partir d'une source de chaleur en même temps, alors Weber a amélioré son invention et a commencé à conduire l'eau chaude en spirale (à travers un serpentin) et à utiliser un petit ventilateur pour distribuer la chaleur autour. la maison pour la chauffer. Au fil du temps, c'est Weber qui a eu l'idée de « pomper » la chaleur de la terre, là où la température ne changeait pas beaucoup au cours de l'année. Il a placé des tuyaux de cuivre dans le sol, à travers lesquels circulait le fréon, qui "collectait" la chaleur de la terre.Le gaz s'est condensé, a cédé sa chaleur dans la maison et a de nouveau traversé le serpentin pour capter la prochaine portion de chaleur. L'air était mis en mouvement par un ventilateur et circulait dans toute la maison. L'année suivante, Weber a vendu son vieux poêle à charbon.
Dans les années 1940, la pompe à chaleur était connue pour son extrême efficacité, mais son véritable besoin est apparu après la crise pétrolière de 1973, lorsque, malgré des prix de l'énergie bas, on s'est intéressé à la conservation de l'énergie.
Légendes des diapositives
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Présentation Types de moteurs thermiques Complété par: étudiant du groupe 14K1 Polina Kozhenova
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Moteurs thermiques Machine à vapeur Gaz, turbine à vapeur Moteur à réaction ICE Types de moteurs thermiques
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Les moteurs thermiques réalisent dans leur travail la transformation d'un type d'énergie en un autre. Ainsi, les machines sont des dispositifs qui servent à convertir un type d'énergie en un autre. Convertir l'énergie interne en énergie mécanique. L'énergie interne des moteurs thermiques est formée en raison de l'énergie du carburant
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Une machine à vapeur est un moteur thermique à combustion externe qui convertit l'énergie de la vapeur chauffée en travail mécanique du mouvement alternatif du piston, puis en mouvement de rotation de l'arbre. Dans un sens plus large, une machine à vapeur est un moteur à combustion externe qui convertit l'énergie de la vapeur en travail mécanique.
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Un moteur à combustion interne est un type de moteur, un moteur thermique, dans lequel l'énergie chimique du carburant qui brûle dans la zone de travail est convertie en travail mécanique. Bien que les moteurs à combustion interne soient un type de moteurs thermiques relativement imparfaits, ils sont très répandus, par exemple dans les transports. Bien que les moteurs à combustion interne soient un type de moteurs thermiques relativement imparfaits, ils sont très répandus, par exemple dans les transports.
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Une turbine à gaz est un moteur thermique continu, dans l'appareil à aubes dont l'énergie du gaz comprimé et chauffé est convertie en travail mécanique sur l'arbre. Il se compose d'un compresseur relié directement à la turbine, et d'une chambre de combustion entre eux.
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Une turbine à vapeur est un moteur thermique continu, dans l'appareil à pales duquel l'énergie potentielle de la vapeur d'eau comprimée et chauffée est convertie en énergie cinétique, qui à son tour effectue un travail mécanique sur l'arbre.
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Le moteur à réaction crée la force de traction nécessaire au mouvement en convertissant l'énergie initiale en énergie cinétique du jet du fluide de travail. Le fluide de travail s'écoule du moteur à grande vitesse et, conformément à la loi de conservation de la quantité de mouvement, une force réactive se forme qui pousse le moteur dans la direction opposée.
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La variété des types de moteurs thermiques n'indique que la différence dans la conception et les principes de conversion d'énergie. Le point commun à tous les moteurs thermiques est qu'ils augmentent initialement leur énergie interne en raison de la combustion du carburant, suivie de la conversion de l'énergie interne en énergie mécanique.
Définition d'une pompe à chaleur
Une pompe à chaleur (HP) est l'un des appareils thermotransformateurs qui fournissent de la chaleur d'un corps à un autre, qui ont des températures différentes. Les transformateurs thermiques peuvent être élévateurs s'ils sont conçus pour transférer de la chaleur à des corps à basse température, et abaisseurs s'ils sont utilisés pour transférer de la chaleur à des corps à haute température.
Pendant longtemps, la pompe à chaleur est restée un mystère thermodynamique, bien que le principe de son fonctionnement découle des travaux de Carnot, en particulier, la description du cycle de Carnot, publiée dans sa thèse dès 1824. Un système de pompe à chaleur pratique , appelé multiplicateur de chaleur, a été proposé en 1852 par Lord Kelvin, qui a montré comment peut être utilisé efficacement à des fins de chauffage.
La pompe à chaleur transfère l'énergie interne d'un vecteur énergétique à basse température vers un vecteur énergétique à température plus élevée. Étant donné que, conformément à la deuxième loi de la thermodynamique, l'énergie thermique ne peut passer que d'un niveau de température élevé à un niveau bas sans aucune influence extérieure, il est nécessaire d'utiliser l'énergie motrice pour mettre en œuvre le cycle de la pompe à chaleur. Par conséquent, le processus de transfert d'énergie dans la direction opposée à la différence de température naturelle s'effectue dans un cycle circulaire.
Le but principal de ces installations est d'utiliser la chaleur d'une source à faible potentiel, telle que l'environnement. Pour la mise en œuvre du procédé de pompe à chaleur, la consommation nécessaire d'énergie externe de toute nature : mécanique, chimique, cinétique, électrique, etc.
Il existe actuellement trois types de pompes à chaleur qui sont principalement utilisées :
• la compression pour l'alimentation en chaleur de maisons individuelles, ainsi que pour l'alimentation en chaleur d'ateliers ou d'installations industrielles individuelles ;
• absorption pour l'alimentation en chaleur des bâtiments et des ateliers industriels ;
• thermoélectrique pour le chauffage de locaux individuels ou de petites maisons.
Les vecteurs énergétiques alimentés en énergie thermique à basse température pour la mise en œuvre du cycle pompe à chaleur sont appelés sources chaleur. Ils libèrent de l'énergie thermique par transfert de chaleur, convection et/ou rayonnement. Les vecteurs énergétiques qui perçoivent l'énergie thermique d'un potentiel accru dans le cycle de la pompe à chaleur sont appelés récepteurs Chauffer. Ils perçoivent l'énergie thermique par transfert de chaleur, convection et (ou) rayonnement.
De manière générale, la définition suivante peut être proposée : une pompe à chaleur est un appareil qui perçoit le flux de chaleur à basse température (côté froid), ainsi que l'énergie nécessaire à la propulsion et les deux flux d'énergie à température élevée (par rapport au côté froid) sous la forme d'un flux de chaleur.
Cette définition est valable aussi bien pour les pompes à chaleur à compression que pour les unités à absorption et thermoélectriques utilisant l'effet Peltier.
Capacité de chauffage (puissance thermique) d'une PAC à compression de vapeur se compose de deux éléments : la chaleur reçue par le viparuvache à partir d'une source de chaleur (la puissance dite de refroidissement et la puissance d'entraînement R, au moyen duquel l'énergie thermique d'entrée est portée à un niveau de température plus élevé.
Dans la PAC à absorption, le compresseur mécanique a été remplacé par un compresseur thermochimique, sous la forme d'un circuit supplémentaire de circulation de solution avec un générateur (chaudière) et un absorbeur. Au lieu de l'énergie d'entraînement électrique fournie à la pompe à chaleur à compression à entraînement électrique, de l'énergie thermique est fournie au générateur. Cependant, pour les deux processus, une source d'énergie sous forme de chaleur perdue ou d'énergie environnementale est utilisée à l'aide d'un évaporateur.
Habituellement, dans le processus de conversion de l'énergie environnementale est la dernière étape du processus. L'énergie libérée lors de la combustion de combustibles solides ou dans les réacteurs nucléaires subit un grand nombre de transformations jusqu'à ce qu'elle prenne la forme nécessaire aux consommateurs, soit pleinement utilisée et, enfin, passe presque toujours dans l'environnement. Les pompes à chaleur nécessitent une approche théorique complètement différente. Ici, au début du processus, l'énergie environnementale est également utilisée comme source de chaleur en plus de l'énergie d'entraînement.
Types de réparations d'installations de carrosserie.
Les principaux types de réparations des centrales thermiques et des réseaux de chauffage sont les capitaux et les courants. L'étendue de l'entretien et de la réparation est déterminée par la nécessité de maintenir un état de fonctionnement et de fonctionnement et une restauration périodique des centrales thermiques, en tenant compte de leur état technologique réel.
La révision est une réparation effectuée pour restaurer les caractéristiques techniques et économiques d'un objet à des valeurs proches des valeurs de conception, avec le remplacement ou la restauration de tous les composants.
L'acceptation des centrales thermiques après révision est effectuée par une commission de travail nommée par le document administratif de l'organisation.
Plan de rénovation annuel. Pour tous les types de centrales thermiques, il est nécessaire d'établir des plannings de réparation annuels (saisonniers et mensuels). Les plans de réparation annuels sont approuvés par le responsable de l'organisation. Les plans prévoient le calcul de la complexité de la réparation, sa durée (temps d'arrêt des réparations), les besoins en personnel, ainsi qu'en matériaux, composants et pièces de rechange, et leur stock de consommables et d'urgence est créé.
La réparation actuelle des installations thermiques est une réparation effectuée pour maintenir les caractéristiques techniques et économiques d'un objet dans les limites spécifiées avec le remplacement et / ou la restauration de pièces d'usure individuelles et de pièces. La réception de la réparation en cours est effectuée par les personnes responsables de la réparation, du bon état et du fonctionnement sûr des centrales thermiques.
La fréquence et la durée de tous types de réparations sont fixées par des documents réglementaires et techniques pour la réparation de ce type de centrales thermiques.
