Аналіз теплових насосів

Вступ

Увесь сьогоднішній Світ страждає від економічних криз. Економіка найдосконаліших та наймогутніших держав не встояла перед нею і капітулювала. Щоб вижити, усьому Світу доводиться перебувати у стані жорсткої економії, задля спасіння своєї національної економіки для досягнення покращення життя народу. Ось тому зараз так поширено і розвивається напрямок альтернативної енергетики. Який забезпечує при мудрому підході до цього питання близько 60% економії коштів на придбання енергоресурсів (газ, вугілля, деревина, нафтопродуктів і.т.д).

Основні напрямки альтернативної енергетики є такі як сонячна енергетика, повітряна енергетика, геліоенергетика, фотоелектричні елементи, гідроенергетика, геотермальна енергетика, космічна енергетика. Одним із видів (пристроїв) альтернативної енергетики являється тепловий насос, який і є нашим завданням на наукову роботу. В подальшому ми будемо аналізувати пристрій, розглянемо найпоширеніші види конструкції та проаналізуємо найбільш розповсюджені джерела надходження енергії для роботи пристрою та сфери використання даного пристрою, а також проаналізувати вибір системи обігріву приміщення для проживання у власному регіоні та визначення усіх недоліків та переваг теплових насосів.

Метою даної роботи являється те, щоб зробити повний аналіз теплових насосів, дізнатися їх види та конструкцію, проаналізувати які з них є найбільш кращі в експлуатації, надійніші та економічніші. А також розробити схему приладу який буде розроблятись для дипломного проекту та для вирішення питання енергетичної економії у молодому підприємстві.

1. Поняття теплового насоса, класифікація і область застосування

Отже, що ж це таке тепловий насос, що він собою являє і деж він використовується ?

Тепловий насос — термодинамічна установка, в якій теплота від низько потенційного джерела передається споживачеві при більш високій температурі. При цьому витрачається механічна енергія.

Велику перспективу представляє використання теплових насосів в системах гарячого водопостачання (ГВП) будівель.

2. Загальні відомості про теплові насоси

Основу експлуатованого сьогодні у світі парку теплонасосного обладнання складають парокомпрессионниє теплові насоси, але застосовуються також і абсорбційні, електрохімічні та термоелектричні. Ефективність теплових насосів прийнято характеризувати величиною безрозмірного коефіцієнта трансформації енергії.

Коефіцієнт трансформації теплового насоса, або теплонасосної системи теплопостачання (ТСТ) Ктр являє собою відношення корисного тепла, що відводиться в систему теплопостачання споживачеві, до енергії, що витрачається на роботу теплонасосної системи теплопостачання, і чисельно дорівнює кількості корисного тепла, одержуваного при температурах Тоut і Тin, на одиницю енергії, витраченої на привід ТН або ТСТ. Реальний коефіцієнт трансформації відрізняється від ідеального, на величину коефіцієнта год, що враховує ступінь термодинамічної досконалості ГТСТ і незворотні втрати енергії при реалізації циклу. В наведені залежності реального та ідеального коефіцієнтів трансформації (К тр) теплонасосної системи теплопостачання від температури джерела тепла низького потенціалу Тin і температурного потенціалу тепла, що відводиться в систему опалення Тоut. При побудові залежностей, ступінь термодинамічної досконалості ТСТ ч була прийнята рівною 0,55, а температурний напір (різниця температур хладону і теплоносія) у конденсаторі і в випарнику теплових насосів дорівнював 7 ° C. Ці значення ступеня термодинамічної досконалості год і температурного напору між хладоном і теплоносіями системи опалення та теплосбора представляються близькими до дійсності з точки зору обліку реальних параметрів теплообмінної апаратури (конденсатор і випарник) теплових насосів, а також супутніх витрат електричної енергії на привід циркуляційних насосів, систем автоматизації, запірної і керуючої арматури. У загальному випадку ступінь термодинамічної досконалості теплонасосних систем теплопостачання ч залежить від багатьох параметрів, таких, як: потужність компресора, якість виробництва комплектуючих теплового насоса і необоротних енергетичних втрат, які, в свою чергу, включають: — втрати теплової енергії в сполучних трубопроводах; - втрати на подолання тертя в компресорі; - втрати, пов’язані з неідеальної теплових процесів, що протікають в випарнику і конденсаторі, а також з неідеальністю теплофізичних характеристик хладонов; - механічні та електричні втрати в двигунах та інше.

Як і холодильна машина, тепловий насос споживає енергію на реалізацію термодинамічного циклу (привід компресора). Коефіцієнт перетворення теплового насоса — відношення теплопродуктивності до електроспоживанню — залежить від рівня температур у випарнику і конденсаторі. Температурний рівень теплопостачання від теплових насосів в даний час може варіюватися від 35 ° C до 62 ° C. Що дозволяє використовувати практично будь-яку систему опалення. Економія енергетичних ресурсів досягає 70%. Промисловість технічно розвинених країн випускає широкий асортимент парокомпрессионних теплових насосів тепловою потужністю від 5 до 1000 кВт.

3. Огляд найбільш розповсюджених видів теплових насосів

Теплові насоси з СО₂

У теплових насосах даного типу джерелом тепла виступає грунт. На ділянці буриться необхідну кількість свердловин глибиною 75 метрів, в які опускаються зонди. Але, на відміну від розсільних зондів, СО₂ контур виконаний з міді і оснащений захисною оболонкою PE, а не пластику, і заправлений не водою (антифризом), а газом СО₂(рис.1).

У чому переваги такої системи? По-перше, коефіцієнт перетворення у системи СО₂— вода вище, ніж у системи розсіл — вода на 20% і більше. По-друге, скорочується кількість свердловин за рахунок підвищення теплообміну мідного зонда (65−70 Вт / мм.). Відсутність циркуляційного насоса первинного контуру — додаткова економія: газ в такій системі циркулює сам за рахунок перепаду температур. До того ж природна робота первинного контуру надійніша: немає циркуляційного насоса — немає поломок.

Переваги теплового насоса СО₂— вода

· Потрібно менше місця для буріння.

· Більш низькі експлуатаційні витрати, ніж у теплових насосів типу розсолу.

· Висока надійність за рахунок автономної роботи зовнішнього контуру.

· Тривалий термін служби.

· Найвищий потенціал економії CO₂ з усіх систем теплових насосів.

Рис.1- Схема теплового насоса з СО₂

Тепловий насос прямого геообміну

Тепловий насос прямого геообміну (або прямого випаровування рис.2) називається так, тому що процес випаровування фреону відбувається безпосередньо в землі.

У зрошувальних теплових насосах тепло землі відбирається земальним колектором і транспортується в тепловий насос. У розсільному тепловому насосі є теплообмінник розсіл — фреон, в якому і відбувається передача тепла від землі до фреону і, в результаті, випаровування самого фреону.

Тобто традиційний тепловий насос складається з трьох контурів:

· первинний (передача тепла від розсолу фреону)

· холодильний (процес випаровування-стиснення — конденсації фреону)

· вторинний (передача тепла від фреону системі опалення) У тепловому насосі прямого випаровування є тільки два контури

· первинний, він же холодильний (випаровування фреону в землі і стиснення його компресором)

· вторинний (передача тепла від фреону в систему опалення) Конструктивно це реалізовано наступним способом: з компресора теплового насоса виходить дві мідні трубки (лінії всмоктування), за якими фреон в газоподібному стані під низьким тиском проходить із землі до компресора. Ці трубки ведуть до колектора або гребінці випарника. Іпарітелем є мідні або алюмінієві труби, укладені на глибині 2 метри. Кількість контурів залежить від теплової потужності теплового насоса.

У чому переваги теплового насоса прямого геообміну ?

Такі теплові насоси ефективніше системи з глибинними вертикальними зондами на 20% за рахунок :

· Властивостей міді та алюмінію, які передають тепло набагато краще поліетилену

· Товщини стінки труби (0,8 мм у міді і 3−5 мм у поліетилену)

· Теплоємності фреону, яка вище теплоємності води, що покращує відбір тепла із землі

· Відсутності проміжного теплообмінника, отже, втрат тепла

· Відсутності циркуляційного насоса первинного контуру, який споживає електроенергію і потребує сервіс.

До всього іншого теплові насоси прямого геообміну дешевше теплових насосів розсіл — вода або грунтвода.

Рис.2- Тепловий насос прямого геообміну

Геотермальні теплові насоси грунт-вода

Тепловий насос типу розсолу витягує тепло з грунту за допомогою пластикових труб (т.зв. геотермальний зонд або грунтовий колектор), заповнених екологічно чистим антифризом (рис.3).

Є два основних способи монтажу первинного контуру :

· горизонтальний

· вертикальний При горизонтальному монтажі потрібну кількість труб (один метр труби здатний відбирати в середньому 20 Вт тепла) укладається на глибину 1,5−2 метра. При вертикальному монтажі зонди опускаються в пробурені свердловини потрібної глибини (1 метр вертикального зонда відбирає в середньому 50 Вт тепла).

Переваги горизонтального монтажу — мінімальні початкові витрати. Недоліки — потрібна вільна від забудови територія.

Перевага вертикального укладання зондів — більш стабільний СОР, мінімум місця для буріння. Мінус — відносна дорожнеча бурильних робіт.

Теплові насоси типу зрошення здатні працювати на опалення і кондиціонування (як активне, так і пасивне), а також гріти гарячу воду.

Рис.3- Геотермальний тепловий насос грунт-вода

Теплові насоси вода-вода

Теплові насоси з використанням тепла грунтових вод (рис.4).

Теплові насоси вода-вода використовують як джерело тепла підземні води. Такі системи є найбільш раціональними в нашому регіоні. Адже на території України дуже багато підземних джерел води, зокрема весь Київ «стоїть» на воді.

Теплові насоси вода-вода мають найвищі показники СОР (до 7,2), адже температура підземних вод незмінна і тримається на рівні 10−12 ° С. Для реалізації системи потрібна подає і дренажна свердловина. Наша компанія надає послуги з буріння свердловин для подачі води і дренажу нашим клієнтам.

Крім самого високого і стабільного показника СОР, система вода-вода має ще один величезний плюс: початкові витрати на цю систему в кілька разів менші системи грунтвода. Це дозволяє знизити витрати на зовнішній контур до мінімуму.

Теплові насоси вода-вода працюють на опалення, кондиціювання та підігрів води. Номінальна теплова потужність від 10 до 100 кВт.

Рис.4- Тепловий насос з використанням тепла грунтових вод

4. Вибір приладу обігріву для обігріву приміщення у власному регіоні

Оскільки ми живемо на Поділлі, то враховуючи наше географічне місце розташування, природні та кліматичні умови проживання нам доцільно буде використати такі системи обігріву як:

Тепловий насос ґрунт-вода

Ґрунт — це найбільш універсальне джерело розсіяного тепла. Він акумулює сонячну енергію та цілий рік підігрівається від земного ядра. При цьому він завжди «під ногами» та здатен віддавати тепло не залежно від погоди. Адже вже на глибині 5−7 м температура практично постійна на протязі всього року. Для більшої території України вона складає 8−12°С. Більше того, в верхніх шарах землі мінімум температури досягається на декілька місяців пізніше від піків морозів — потреба в інтенсивному обігріві задопомогою геотермального теплового насоса до того часу зменшується. В цілому ж ґрунт достатньо надійно постачає калорії до теплонасосної системи. Необхідна енергія збирається теплообмінником, заглибленим в землю, та акумулюється в теплоносії, який потім подається у випарник та повертається назад за новою порцією тепла. В якості такого носія використовується незамерзаюча, екологічно безпечна рідина (її ще також називають «розсолом» чи антифризом). В більшості геотермальних теплових насосів використовується розчин води та пропіленгликолю чи етиленгліколю.

Є й інша схема відбору тепла, коли замість «розсолу» в контурі циркулює фреон, який перетворюється в пару безпосередньо в трубах теплозбірника. Хоч ця схема застосування теплових насосів трішки підвищує ККД, але її експлуатація складна та негативно впливає на навколишнє середовище.

Сьогодні найбільш популярним в Україні є теплови насос грунт-вода (рис.5) з «розсолом». В ньому використовується два види теплообмінників: ґрунтовий колектор та ґрунтовий зонд. Обидва виконуються із поліетиленових труб діаметром 40 мм з добавками теплопровідного пластифікатора.

Ґрунтовий колектор (горизонтальний) являє собою довгу трубу, горизонтально вкладену під шаром ґрунту. Головна перевага — універсальність та простота монтажу. Недолік — велика потрібна площа під грунтовий колектор — 25−50 м2 на 1 кВт потужності геотермального теплового насоса (причому площадку можна використовувати лише під газон чи однорічні квіти). Є багато схем укладання труби: петля, змійка, зигзаг, плоскі та гвинтові спіралі різних форм, так званий спосіб «Slinky» та ін. Вибір способу визначається теплопровідністю ґрунту та геометрією ділянки.

Продуктивність теплозбірника більша на зволожених суглинках та менша на сухих пісчаних ділянках. В середньому 1 м² поверхні ґрунту може забезпечити «постачання» 10−35 Вт потужності в теплонасос. Довжину труби в одній петлі, причому суцільній, без з'єднань, прагнуть обмежити (не більше 600 м), в іншому випадку зросте витрата електричної енергії на циркуляційний насос грунтового контуру. Якщо потрібна більша потужність грунтового колектора, то петель роблять декілька.

Ґрунтові зонди (вертикальні колектори) — це система довгих труб, які опущені в глибоку свердловину (40−150 м). Тепловий насос грунт-вода з використанням вертикальних колекторів потребує лише клаптик землі, але також потрібні дорогі роботи по бурінню. На глибині завжди однакова температура — близько 10 °C, тому зонди потужніші від горизонтальних колекторів. Один метр їх довжини постачає від 30 до 100 Вт теплової енергії, залежно від ґрунту. Відомо біля десяти різних конструкцій зондів, навіть досить незвичайних (наприклад, в вигляді труб, забетонованих в палі фундаменту будинку). Але найбільш застосовуваними є дві: труба в трубі та U-подібна. По одній лінії «розсіл» подається циркуляційним насосом вниз, а по іншій їм же піднімається вгору, до випарника. У глибоких свердловинах трубопроводи теплообмінника завжди захищають обсадною трубою, в дрібних не завжди.

Для поліпшення теплопередачі і підвищення міцності грунтового зонда зазор між землею або обсадною трубою і робочими трубами заповнюється бетонітом або бетоном. Якщо потрібно отримати велику потужність, таких теплозбірників роблять декілька. Відстані між вертикальними теплообмінниками теплового насоса грунт-вода складає 5−7 м.

У вертикальних колекторів, окрім дороговизни, є ще одне слабке місце, про яке нічого не говориться у фірмових буклетах. Як показали дослідження вертикальних грунтових колекторів, рівновага процесів відбору тепла та відновлення «живлячої» здатності ґрунту (навколо грунтового зонду земля охолоджується) настає лише через 4−5 років експлуатації теплонасосної системи. Тому ще на стадії проекту потрібно враховувати всі особливості експлуатації. Наші фахівці проводять відповідні розрахунки, використовуючи програмні продукти, аналогів яким в Україні не існує, для врахування всіх вище перерахованих особливостей теплових насосів грунт-вода.

А ось що дійсно може принести багато клопоту, то це здобуття від служби Держводнагляду дозволу на буріння глибокої свердловини під грунтовий зонд. Тому що, вірогідне обмерзання ґрунту здатне порушити поведінку водоносних шарів. Тому для невеликих котеджів наші фахівці ми, компанія «Прогрес-ХХІ» радимо закладати замість однієї глибокої декілька дрібніших (30−50 м) свердловин, оскільки на них схвалення чиновників не потрібне.

Рис.5- Схема установки грунт-вода Земні надра є безкоштовним джерелом тепла для теплового насоса, які мають однакову температуру протягом року. Використання тепла земних надр в теплонасосних технологіях є екологічно чистою, надійною та безпечною технологією забезпечення теплом та гарячим водопостачанням всіх типів будівель, великих та малих, громадських та приватних. Встановлення вертикальних колекторів не потребує багато місця та може бути впроваджена на ділянці малою площею. Об'єм робіт по облаштуванню території після буріння незначний, вплив пробуреної свердловини на навколишнє середовище мінімальний. Також під час використання свердловини, як джерела низькопотенційного тепла, не відбувається вплив на рівень ґрунтових вод, так як ґрунтові води не споживаються.

Тепловий насос грунт-вода з горизонтальним теплообмінником

Тепловий насос грунт-вода з горизонтальним теплообмінником (рис.6)

В поверхневому шарі землі накопичується тепло протягом теплого періоду року (весна, літо, осінь). Використання цієї енергії для опалення є доцільним для різних типів будівель. Найбільша кількість енергії забирається з поверхневого шару землі, який має великий вміст вологи.

Тепло з поверхневого шару землі відбирається за допомогою пластикової труби. Екологічно чиста, морозостійка рідина циркулює в трубній системі та переносить тепло до теплового насоса. Дане джерело низькопотенційного тепла потребує значно більших площ, ніж вертикальний колектор, але зменшуються капітальні затрати на облаштування системи.

Рис.6- Тепловий насос грунт-вода з горизонтальним теплообмінником

Тепловий насос вода-вода

Сонце нагріває воду в морях, озерах та інших водних джерелах. Сонячна енергія накопичується в воді та глибинних шарах. Рідко температура води знижується нижче +4°С. Чим ближче до поверхні, тим більше змінюється температура протягом року, а на глибині вона відносно стабільна. Труба для передачі тепла вкладається на дні чи в ґрунті дна, де температура дещо вища, ніж температура води. Важливо, щоб труба укладалася з вантажем для попередження підняття труби на поверхню. Чим нижче вона залягає, тим менший ризик пошкодження. Водяне джерело, як джерело низькопотенційного тепла для теплонасосної системи дуже ефективне для різних типів будинків.

Є варіант монтажу водяного теплонасоса без використання класичних водяних та грунтових колекторів. Можлива організація забору води зі свердловини чи водойми з її подальшим скидом, після проходження теплообмінника теплового насоса, через відвідний канал назад в водойму чи іншу свердловину.

Самі теплонасоси майже не відрізняються від тих, які працюють з «розсолом». Але завдяки вищій температурі теплоносія взимку річна ефективність їх використання виявляється найвищою. Шкода, що теплонасосні технології вода-вода (рис.7) придатні переважно для промислового використання. Дуже рідко виникають відповідні умови для приватної особи. Але якщо поруч тече незамерзаюча річка, ви можете укласти петлю труби з антифризом на дно (притопивши вантажами) та обігріватися практично за дарма. Звичайно, якщо водозахисна служба дасть дозвіл на такі роботи.

Зі свердловиною складніше. Воду з неї (з розрахунку близько 0,25 м³/год на 1 кВт теплової потужності) свердловинним насосом подають прямо у випарник, а зливають у другу свердловину, віддалену від першої вниз за течією води в підземному шарі на 15−20 м. При цьому водоносний шар повинен прийняти і відвести воду, що злиться, інакше маленька повінь вам забезпечена. Ясно, що такі пласти на малій глибині зустрічаються не скрізь, а для артезіанських свердловин отримати дозвіл у нас непросто. І ще потрібно захистити випарник теплонасоса вода-вода від забруднення та корозії. Фільтрування та аналіз води обов’язкові. Якщо в ній надто багато солей, доведеться улаштувати проміжний теплообмінник, між ним і тепловим насосом циркулюватиме деаерована чиста вода чи антифриз, це залежить від системи.

Рис.7- Тепловий насос вода-вода

Тепловий насос повітря-вода

По універсальності вживання в вітчизняних умовах теплонасосні системи повітря-вода займають поки що друге місце. І сам повітряний тепловий насос дешевший, і труб (з незмінними земляними роботами) не вимагається. Недолік в теплонасосі повітря-вода (рис.8) один, але істотний: з морозного повітря багато тепла не відбереш. Стабільно, хоча і із зменшеною потужністю, дані енергозберігаючі технології працюють до мінус 15−20 °С, а потім потрібно вмикати інший теплогенератор.

Коли йдеться про вибір повітряних теплових насосів, корисно враховувати дві важливі обставини, зазвичай замовчуваних в статтях. По-перше, значення номінальної потужності, що приводиться в паспорті, відноситься до певної температури навколишнього повітря. Це може бути і 0, і 2, і 10, і навіть 25 °C. Значить, по ефективності кожен тепловий насос повітря-вода потрібно порівнювати при однаковій температурі зовнішнього повітря. По-друге, з посиленням холодів повітряний теплонасос розвиває помітно меншу (інколи вдвічі) потужність, тому додатковий обігрівач потрібний обов’язково, якщо теплонасосна система опалення не розрахована з запасом.

Конструктивно повітряні теплонасоси виконуються за двома компонувальними схемами: спліт та моно. У першому випадку тепловий насос складається з двох блоків, сполучених комунікаціями. Один, зовнішній, включає потужний вентилятор та випарник (монтується на ділянці недалеко від будинку). Другий, внутрішній, містить конденсатор та автоматику, і встановлюється в приміщенні. Компресор може розташовуватися або зовні, щоб не шумів, або в будинку.

У моноблочних повітряних теплонасосних системах всі елементи збираються в загальному корпусі та монтуються в будинку, а з вулицею з'єднуються гнучким повітропроводом. Існують моноблоки, що допускають як зовнішній, так і внутрішній монтаж.

Останніми роками, у зв’язку з погіршенням вентиляції житла завдяки широкому вживанню нових герметичних вікон із склопакетами, повітряні теплові насоси отримали додатковий розвиток. Окрім опалення та підготовки гарячої води, деякі моделі теплонасосів «навчилися» не лише працювати в системах вентиляції, але й використовувати тепло відпрацьованого повітря приміщень.

Також теплонасосна система повітря-вода може використовувати теплові скиди самого приміщення для опалення та гарячого водопостачання: скидну воду, а також вентиляційні викиди та димові гази. В останньому випадку витяжна система повинна бути обладнана діючим вентиляційним агрегатом. Дана комбінація покращує вентиляцію будинку та зменшує проблеми з цвіллю, сирістю, радоновою загазованістю.

Рис.8- Тепловий насос повітря-вода

5. Сфери використання енергії яку акумулює пристрій

Особливості використання енергії (тепло або холод) яку акумулює пристрій ми представимо у наступному вигляді:

6. Джерела енергії отримання тепла

7. Огляд недоліків та переваг теплових насосів

тепловий насос зонд енергія

Переваги:

· економія до ѕ від всіх витрат у порівнянні з звичайними технологіями опалення та кондиціонування

· повна відсутність викидів CO₂

· немає потреби в площах для зберігання палива

· низькі експлуатаційні витрати

· розумні інвенстиційні витрати

· відсутність витрат на паливо і золовидалення

· немає необхідності в обслуговуванні газового котла та контролі якості палива

· немає потреби в сховищах для палива (деревина, вугілля)

· не потрібен фільтр для відпрацьованого палива

· відсутність шкідливих викидів в процесі експлуатації

· відсутні забруднення мікрочастинками відпрацьованого палива

· не використовується фреон і вогнетривкий холодоагент

· відсутність неприємних запахів

· здоровий мікроклімат приміщення, який оцінять жителі, гості та колеги

· найнижчі, в порівнянні з іншими альтернативними джерелами тепла, капітальні витрати

· можливість використання для охолодження повітря в теплий період року

· простота в експлуатації

· можливість встановлення в «звичайну» систему повітряного опалення

· спрощення у вимогах до систем вентиляції приміщень Серед недоліків теплових насосів, які використовуються для опалення приміщень, можна віднести їх велику вартість, однак вкладені в установку цього обладнання кошти окупляться протягом 4−6 років.

8. Огляд сучасної техніки

Рис 9- Тепловий насос фірми NIBE, модель F1145

Рис 10- Тепловий насос фірми ACWELL модель FSLRDM 8−180.

Рис 11- Тепловий насос фірми ACWELL модель CDWC 31−968

Розробка приладу на НДРС

При огляді усіх видів типів та параметрів теплових насосів (ТН), використовуючи технічну та наукову літературу, а також проаналізувавши певні патенти на винаходи мною було встановлено такі речі:що найбільш ефективнішим та доцільним у використанні є такий прилад як (ТН) Френетта.

Що ж це за насос і як він працює?

Тепловий насос Френетта є досить популярним пристроєм в силу своєї простоти та ККД якого перевищує 1000%. Але мало хто знає, що сюрпризи і «чудеса», які здатний піднести даний пристрій, зовсім не закінчуються на його надзвичайно високому ККД, а мабуть тільки починаються!

Для тих, хто тільки починає цікавитися темою вільної та альтернативної енергії, а також для тих, хто з якихось причин не встиг познайомитися з цим пристроєм. Нагадаємо, що наприкінці сімдесятих років минулого століття, американський винахідник Євген Френітт винайшов, зібрав робочий зразок і запатентував тепловий насос з ККД приблизно рівним 1000%. Тобто даний пристрій виробляло в десять разів більше тепла, ніж споживало електроенергії.

В основі насоса Френетта лежать два циліндра (рис. 9). Один з циліндрів більшого діаметру всередині порожній і служить статором, в нього вставляється другий циліндр, який є ротором. Нагрівання залитого у великий циліндр масла відбувається за рахунок обертання циліндра ротора. На валу, за допомогою якого приводиться в рух ротор, також закріплений лопатевої вентилятор, який за рахунок інтенсивної циркуляції повітря, забезпечує відтік тепла з зовнішнього циліндра і нагрівання приміщення.

Рис.9- Тепловий насос Френетта В ході розробок винахідник неодноразово удосконалював і модернізував конструкцію свого теплового насоса. На сьогоднішній день відомо більше десяти різних моделей розрізняються між собою конструктивними особливостями, але мають незмінний принцип нагріву рідини, за рахунок обертання в ній, яких або деталей. Уявімо Вашій увазі (рис.10) найбільш вдалу на наш погляд модифікацію теплового насоса Френнета, в основі якої лежить все той же зовнішній порожній циліндр, в який також заливається масло, але обертаються в ньому плоскі, тонкі сталеві диски у кількості восьми або більше штук. Підвищення ефективності в цьому пристрої достігнутоза рахунок того, що масло циркулює по замкнутій системі, що з самого циліндра, з'єднувальних трубок і зовнішнього радіатора, який і є основним теплообмінником в даній конструкції.

Рис.10- Один із різновидів теплового насоса Френетта Серед кількох типів конструкцій насоса запропонованих винахідником, ця найбільш легка у виготовленні. Усередині наповненого маслом циліндра обертаються сталеві диски. Зазор між дисками — 6 мм. (згідно висоті гайки.). Вісь — сталевий стрижень з нарізаною по всій довжині різьбленням. У результаті тертя дисків об масло, температура рідини швидко стає високою. Тому використовують дуже рідке масло, а не воду. (Температура кипіння масла набагато вище, ніж температура кипіння води.). Коли диски обертаються, в результаті відцентрової сили масло піднімається вгору по стінках циліндра і створює тиск, в результаті якого випливає з верхнього отвору, по трубі надходить в радіатор (теплообмінник). Охолонувши в радіаторі, масло знову надходить в циліндр через дно. Цикл повторюється. Температура залежить від розміру дисків і їх кількості, діаметра, частоти обертання. Для обертання осі використовують будь-який відповідний ел. двигун. Потрібної потужності в залежності від потреб і розмірів установки. Нагадаю, що даний пристрій являє собою тепловий насос для нагрівання різних енергоносіїв (вода, мастило, тосоли і.т.д.) з значною економією електроенергії.

Висновок

Отже під час нашої науково-дослідницької роботи ми вияснили, що основними напрямки альтернативної енергетики є такі як: сонячна енергетика, повітряна енергетика, геліоенергетика, фотоелектричні елементи, гідроенергетика, геотермальна енергетика, космічна енергетика. Одним із видів (пристроїв) альтернативної енергетики являється тепловий насос, який і був нашим завданням на наукову роботу. При огляді даних пристроїв було виявлено, що одним із най економічніших із цих приладів виявився тепловий насос Френетта. Ми з ним ознайомились в теоретичному плані, але експериментальна установка буде виконана пізніше при виконанні магістерського диплому, але по свідченню наукової літератури його ККД перевищує 1000% по скільки при його роботі тепла виділяється в десятки разів більше ніж він споживає енергії, отже враховуючи дані факти ми й узяли на розробку даний прилад бо він є найефективнішим та дуже економічним, що й нам потрібно.

Список використаної літератури

1. «Енергозбереження. Теоретична теплофізика та основи енергозбереження». Практичний посібник. Карпов Ф. Ф. і Козлов В. Н. Харків 1987. — 128 с.

2. «Енергозбереження. Міфи та реальність». Практичний посібник Е. Макаров Г. Ф.

3. Борисов М. А. Реабілітація ТЕС. «Забезпечення сталої роботи об'єднаної енергосистеми України» — 2004. — № 3. — С. 2−3.

4 «Використання технологій енергії надр Землі.» Ю. П. Корчевой, М. А. Борисов, О. Ю. Майстренко, М. В. Чернявський, А. Еспель, Ж. Наке /Энергетика и электрификация. — 2002. — № 1. — С.8−11.

5. Кириллов И. И. Газовые турбины и газотурбинные установки. — М.: Машгиз, 1956. — Т.1. — 434 с.; Т.2. — 318 с. Когенерація, як складова розвитку і модернізації енергетики України /А.А. Долінський, В. М. Клименко, О.І. Мазур, П. П. Сабашук /L Научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин «Использование последних достижений науки и техники при проектировании, освоении и эксплуатации газотурбинных и парогазовых установок большой мощности»: Тез. докл. (17−18 июня 2003 г., Санкт-Петербург). — СПб.: ОАО ЛМЗ. — 2003. — С.12−19.

6. Завод им. Орджоникидзе. Основные направления деятельности нашей продукции — устройства бытовой энергетики /Интернет-ресурс, адрес http://www.aozio.ru/direction.jsp

7. Сайт Компании «Автономный ЭнергоСервис». Адрес: www.esist.ru/www.mototech.ru.

8. Києво-Могилянська академія (історична довідка енергетики України) /Интернет-ресурс, Адреса: http://www.ukma.kiev.ua/ua/general/history-energetychna/dovidka/index.php