Урок № 16

Урок № 16. Теплонасосні установки. Термоелектричні установки. Сонячна енергетика . Сонячні колектори. Сонячна енергетика. Сонячні електростанції. Геотермальна енергетика. Вітроенергетичні установки. Виробництво теплової енергії з біомаси.

Д/з. ст. 33 - 50

Тепловий насос є установкою, яка перетворює поновлювальну енергію природних джерел тепла або низькотемпературну енергію вторинних енергетичних ресурсів в енергію більш високого потенціалу, придатну для практичного використання. Теплові насоси – найбільш ефективне джерело альтернативної енергії, які працюють за принципом зворотнього циклу холодильної машини, передаючи тепло від низькотемпературного джерела до середовища з більш високою температурою, наприклад, системи опалення і гарячого водопостачання. Тепловий насос працює наступним чином. У теплообміннику-випарнику відбирається теплота низького потенціалу і передається так званому робочому тілу (холодоагенту). Утворені у випарнику пари холодоагента стискаються в компресорі і одночасно підвищуються їх тиск і температура. Потім теплота стиснутої пари у конденсаторі передається тепловому споживачу, а конденсат після дроселювання тиску знову надходить у випарник. Умовами раціонального застосування теплових насосів для опалення є правильний вибір параметрів низькотемпературного джерела теплоти і необхідних параметрів теплоносія в системі опалення у споживача. Теплові насоси працюють в широкому інтервалі температур (35-600 С). Особливо вигідним є використання їх в сільському господарстві. Використовуючи тепло грунту, атмосферного повітря або повітря вентиляційних викидів, теплоту води природних водойм або технологічних викидів систем охолодження різного промислового устаткування, можна за допомогою теплового насоса організувати опалення, кондиціювання і гаряче водопостачання об’єктів АПК, створити оптимальний мікроклімат у приміщеннях, одержати технологічне тепло для різних промислових і сільськогосподарських об’єктів. При цьому перетворення теплоти в теплонасосній установці здійснюється з високою енергетичною ефективністю .

Переваги теплових насосів полягають у використанні низьких поновлювальних джерел енергії, вторинних енергетичних ресурсів промислових підприємств. Ефективність роботи теплових насосів визначається наступними факторами: температурним режимом роботи, коефіцієнтом перетворення , видом холодоагента, вартістю електричної енергії, яка витрачається на привід компресора. Виробництво теплової енергії теплонасосними установками в порівнянні з виробництвом теплової енергії в котлах, забезпечує зниження викидів газів. [ https://core.ac.uk/download/pdf/84824976.pdf]

Принцип дії термоелектричного модуля (ТЕМ) заснований на ефекті Пельтьє - виникненні різниці температур на спаї двох неоднорідних провідників при протіканні через нього електричного струму. При проходженні через ТЕМ постійного електричного струму утворюється перепад температур між сторонами: одна сторона охолоджується, а інша нагрівається. Модуль Пельтьє за принципом дії є тепловим насосом.

Перевагами елемента Пельтьє є невеликі розміри, відсутність будь-яких рухомих частин, газів і рідин. При зверненні напрямку струму можливе як охолодження, так і нагрівання - це дає можливість термостатування при температурі навколишнього середовища як вище, так і нижче температури термостатування. Також їх перевагою є відсутність шуму. Елементи Пельтьє застосовуються в ситуаціях, коли необхідно охолодження з невеликою різницею температур або енергетична ефективність охолоджувача не є важливою. Наприклад, елементи Пельтьє застосовуються в ПЛР-ампліфікаторах, малогабаритних автомобільних холодильниках, охолоджуваних банкетних візках, кулерах води, винних холодильниках, так як застосування компрессорної холодильної установки в цьому випадку неможливе або недоцільне через габаритні обмеження, та окрім цього необхідна потужність охолодження невелика, а рівень шуму має бути невисоким. Крім того, елементи Пельтьє застосовуються для охолодження цифрових фотокамер. За рахунок цього досягається помітне зменшення теплового шуму при тривалих експозиціях (наприклад, в астрофотографії). Багатокаскадні елементи Пельтьє застосовуються для охолодження приймачів випромінювання в інфрачервоних сенсорах. Також елементи Пельтьє часто застосовуються для охолодження та термостатування діодних лазерів з тим, щоб стабілізувати довжину хвилі випромінювання.[ https://spf-modul.com.ua/ua/g19209186-termoelektricheskie-moduli-pelte]