Tenaga Bumi. Pam haba. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Sumber tenaga alternatif

 Komen artikel

Satu setengah abad yang lalu, ahli fizik British William Thomson menghasilkan peranti yang dipanggil "pengganda haba", berdasarkan fenomena fizikal berikut:

• bahan itu membelanjakan tenaga semasa penyejatan dan mengeluarkan tenaga semasa pemeluwapan;
• Takat didih sesuatu bahan berubah mengikut tekanan.

Akibatnya, muncul pam haba - peranti untuk memindahkan tenaga haba dari sumber dengan suhu yang lebih rendah ke sumber dengan suhu yang lebih tinggi, sebenarnya ia adalah peti sejuk dengan sumber suhu yang lebih rendah dalam persekitaran luaran atau penghawa dingin yang beroperasi untuk pemanasan.

Prinsip operasi pam haba adalah berdasarkan fakta bahawa bahan pendingin menyejat dalam ruang dengan tekanan dan suhu rendah dan terkondensasi dalam ruang dengan tekanan dan suhu tinggi, dengan itu memindahkan tenaga (haba) dari badan sejuk kepada yang dipanaskan. , iaitu, ke arah di mana pertukaran haba spontan tidak mungkin.

Sebagai sumber tenaga haba yang berpotensi rendah untuk memanaskan rumah, haba asal semula jadi (udara luar; haba dari tanah, air artesis dan haba; air dari sungai, tasik, laut dan badan air semula jadi yang tidak membekukan lain) boleh digunakan. Pam haba dilengkapi dengan sistem kawalan dan automasi yang menyokong mod operasi pam haba yang ditentukan.

Kecekapan tenaga pam haba bergantung pada suhu sumber berpotensi rendah dan akan lebih tinggi, semakin tinggi suhu yang dimilikinya.

Pam haba bukanlah peralatan yang murah. Kos pemasangan awal untuk sistem ini adalah lebih tinggi sedikit daripada kos sistem pemanasan dan penyaman udara konvensional. Walau bagaimanapun, jika anda mengambil kira kos operasi. maka pelaburan awal dalam pemanasan geoterma, penyejukan dan air panas dengan cepat membayar sendiri melalui penjimatan tenaga. Di samping itu, ia mesti diambil kira bahawa apabila pam haba beroperasi, tiada komunikasi tambahan diperlukan selain rangkaian elektrik isi rumah.

Prestasi pam haba (nisbah jumlah haba yang dipindahkan ke badan kepada kerja yang dibelanjakan) idealnya sama dengan:

a \uXNUMXd T keluar / (T keluar - T masuk.),

di mana T keluar. dan T dalam. - suhu, masing-masing, di alur keluar dan di salur masuk pam.

Peranti pam haba

Elemen utama pam haba ialah penyejat, pemampat, pemeluwap dan pengatur aliran yang disambungkan oleh saluran paip - pendikit, pengembang atau tiub vorteks. Secara skematik, pam haba boleh diwakili sebagai sistem tiga litar tertutup: pertama, luaran, sink haba beredar (penyejuk yang mengumpul haba dari persekitaran), di kedua - bahan yang menguap, menghilangkan haba daripada sink haba, dan terpeluwap, memberikan haba kepada sink haba, dalam ketiga - penerima haba (air dalam pemanasan dan sistem bekalan air panas bangunan).

Rajah 1. Gambar rajah operasi pam haba: 1 - penukar haba dalam telaga (sistem pengumpulan haba); 2 - litar penyejuk tidak beku (antibeku); 3 - pam haba; 4 - pemanasan litar air

Litar luaran (pengumpul) adalah saluran paip yang diletakkan di dalam tanah atau di dalam air (contohnya, polietilena), di mana cecair tidak beku - antibeku - beredar. Sumber haba gred rendah boleh menjadi tanah, batu, tasik, sungai, laut, dan juga saluran keluar udara hangat dari sistem pengudaraan perusahaan perindustrian.

Dalam litar kedua, di mana penyejuk beredar, sama seperti dalam peti sejuk isi rumah, terdapat penukar haba terbina dalam - penyejat dan pemeluwap, serta peranti yang mengubah tekanan penyejuk - tercekik (lubang yang ditentukur sempit ) yang menyemburkannya dalam fasa cecair dan pemampat yang memampatkannya dalam keadaan gas.

Reka bentuk pam geoterma

Operasi sistem ini menggunakan haba boleh diperbaharui daripada sinaran suria, yang terkumpul di dalam tanah:

• pam kitaran terbuka (penyejuk dibekalkan terus dari takungan dan kembali disejukkan selepas kitaran);
• pam kitaran tertutup (penyejuk dipam melalui gelung tertutup, yang boleh diletakkan jauh di dalam tanah atau di sepanjang bahagian bawah takungan. Ini adalah kaedah yang lebih mesra alam daripada gelung terbuka);
• pam dengan penukar haba mendatar (penukar haba gelung tertutup diletakkan secara mendatar di dalam parit dalam);
• pam dengan penukar haba menegak (litar tertutup penukar haba dipasang secara menegak dalam lubang yang disediakan. Digunakan dalam tanah berat atau apabila ruang terhad. Yang paling berkesan ialah pam haba dengan kitaran tertutup: penyejuk dipam melalui tertutup litar, yang boleh diletakkan jauh di dalam tanah atau di sepanjang bahagian bawah takungan).

Kitaran tugas pam haba

Bahan penyejuk cecair dipaksa melalui pendikit, tekanannya menurun, dan ia memasuki penyejat, di mana ia mendidih, menghilangkan haba yang dibekalkan oleh pengumpul dari persekitaran. Seterusnya, gas ke dalamnya penyejuk telah bertukar disedut ke dalam pemampat, dimampatkan dan, dipanaskan, ditolak ke dalam pemeluwap.Kondenser ialah unit pelepas haba pam haba: di sini haba diterima oleh air dalam pemanasan sistem litar. Dalam kes ini, gas menyejuk dan terpeluwap untuk dilepaskan semula dalam injap pengembangan dan kembali ke penyejat. Selepas ini, kitaran operasi bermula semula.

Kecekapan pam haba

Semasa operasi, pemampat menggunakan elektrik. Bagi setiap kilowatt-jam elektrik yang dibelanjakan, pam haba menghasilkan 2,5-5 kilowatt-jam tenaga haba. Nisbah tenaga haba yang dijana dan tenaga elektrik yang digunakan dipanggil nisbah transformasi (atau pekali penukaran haba) dan berfungsi sebagai penunjuk kecekapan pam haba. Nilai ini bergantung pada perbezaan tahap suhu dalam penyejat dan pemeluwap: semakin besar perbezaan, semakin kecil nilai ini.

Atas sebab ini, pam haba harus menggunakan sebanyak mungkin sumber haba gred rendah, tanpa cuba menyejukkannya terlalu banyak. Malah, ini meningkatkan kecekapan pam haba, kerana dengan penyejukan lemah sumber haba tidak ada peningkatan ketara dalam perbezaan suhu. Atas sebab ini, pam haba memastikan bahawa jisim sumber haba suhu rendah adalah jauh lebih besar daripada jisim yang dipanaskan.

Perbezaan antara pam haba dan sumber haba berasaskan bahan api ialah untuk beroperasi, sebagai tambahan kepada tenaga untuk pemampat, ia juga memerlukan sumber haba gred rendah, manakala dalam sumber haba tradisional haba yang dihasilkan bergantung semata-mata pada nilai kalori bahan api.

Masalah menyambungkan pam haba ke sumber haba gred rendah dengan jisim yang besar boleh diselesaikan dengan memperkenalkan sistem pemindahan jisim ke dalam pam haba, sebagai contoh, sistem pengepaman air. Beginilah cara sistem pemanasan pusat Stockholm berfungsi.

Kecekapan bersyarat pam haba

Pam haba mampu, menggunakan sumber tenaga berpotensi tinggi, "mengepam" ke dalam bilik (sebagai peratusan daripada yang dibelanjakan) daripada 200% hingga 600% tenaga haba berpotensi rendah. Ini tidak melanggar undang-undang pemuliharaan tenaga, kerana ini menyejukkan alam sekitar.

Secara teorinya, penggunaan pam haba untuk bilik pemanasan adalah lebih berkesan daripada dandang gas. Unit wap dan turbin gas moden di loji kuasa mempunyai kecekapan yang lebih rendah sedikit daripada dandang gas. Akibatnya, apabila industri kuasa elektrik beralih kepada peralatan moden dan apabila menggunakan pam haba, penjimatan gas boleh dicapai sehingga 3-5 kali ganda berbanding dandang gas. Pada hakikatnya, kos overhed penghantaran, transformasi dan pengagihan elektrik (iaitu perkhidmatan grid) perlu diambil kira. Akibatnya, harga jualan elektrik adalah 3-5 kali lebih tinggi daripada kosnya, yang menafikan penggunaan teknologi progresif secara amnya. Dalam hal ini, adalah dinasihatkan untuk menggunakan elektrik daripada sumber alternatif (gelombang, angin, loji kuasa solar) atau menggabungkan penjanaan elektrik daripada gas dan penggunaannya di tapak untuk menjana haba dalam pam haba.

Cadangan untuk operasi pam haba

• Apabila menggunakan tenaga geran sebagai sumber haba, saluran paip di mana antibeku beredar tertimbus di dalam tanah 30-50 cm di bawah paras pembekuan tanah di kawasan tertentu. Jarak minimum yang disyorkan antara paip pengumpul ialah 0,8-1 m. Tiada penyediaan tanah khas diperlukan. Tetapi adalah dinasihatkan untuk menggunakan kawasan dengan tanah basah; jika ia kering, kontur mesti dibuat lebih lama. Nilai anggaran kuasa haba per l m saluran paip ialah 20-30 W. Oleh itu, untuk memasang pam haba dengan kapasiti 10 kW, litar tanah dengan panjang 350-450 m diperlukan, untuk pemasangannya sebidang tanah dengan keluasan kira-kira 400 m2 (20x20). m) akan diperlukan. Jika dikira dengan betul, kontur tidak menjejaskan ruang hijau.
• Sekiranya tiada kawasan bebas untuk meletakkan pengumpul atau batu berbatu digunakan sebagai sumber haba, saluran paip diturunkan ke dalam telaga. Ia tidak perlu menggunakan satu telaga dalam - anda boleh menggerudi beberapa yang cetek, lebih murah untuk mendapatkan jumlah kedalaman yang dikira. Kadangkala cerucuk asas digunakan sebagai telaga.
• Kira-kira 1-50 W tenaga haba setiap 60 meter linear telaga. Oleh itu, untuk memasang pam haba dengan kapasiti 10 kW, telaga dengan kedalaman 170 m diperlukan.
• Bahan pendingin dibekalkan terus ke sumber bumi, menjadikan sistem pemanasan geoterma sangat cekap. Penyejat dipasang secara mendatar di bawah kedalaman beku atau di dalam telaga dengan diameter 40-60 mm, digerudi secara menegak atau pada sudut ke kedalaman 15-30 m. Terima kasih kepada penyelesaian kejuruteraan ini, litar pertukaran haba dipasang pada keluasan hanya beberapa meter persegi, tidak memerlukan pemasangan penukar haba perantaraan dan kos tambahan untuk mengendalikan pam edaran.
• Apabila menggunakan badan air berdekatan sebagai sumber haba, litar diletakkan di bahagian bawah. Pilihan ini dianggap ideal; litar luaran tidak terlalu panjang; suhu ambien yang tinggi (suhu air dalam takungan pada musim sejuk sentiasa positif; pekali penukaran tenaga tinggi pam haba).
• Nilai anggaran kuasa haba setiap 1 m saluran paip ialah 30 W. Oleh itu, untuk memasang pam haba dengan kapasiti 10 kW, perlu meletakkan litar sepanjang 300 m di tasik.Untuk mengelakkan saluran paip terapung ke atas, 1 linear. m, kira-kira 5 kg beban dipasang
• Untuk mendapatkan haba dari udara hangat (contohnya, dari ekzos sistem pengudaraan), model khas pam haba dengan penukar haba udara digunakan. Haba dari udara untuk pemanasan dan sistem air panas juga boleh dikumpulkan di kilang pembuatan.
• Sekiranya haba dari litar luaran masih tidak mencukupi untuk pemanasan dalam fros yang teruk, ia diamalkan untuk mengendalikan pam seiring dengan penjana haba tambahan (dalam kes sedemikian mereka bercakap tentang menggunakan litar pemanasan bivalen). Apabila suhu jalan menurun di bawah paras yang dikira (suhu bivalen), penjana haba kedua dihidupkan - selalunya pemanas elektrik kecil.

Kebaikan dan keburukan pam haba

Kelebihan pam haba termasuk, pertama sekali, ekonomi: untuk memindahkan 0,2 kWj tenaga haba ke sistem pemanasan, pemasangan perlu membelanjakan hanya 0,35-50 kWj elektrik. Memandangkan penukaran tenaga haba kepada tenaga elektrik di loji kuasa besar berlaku dengan kecekapan sehingga XNUMX%, kecekapan penggunaan bahan api apabila menggunakan pam haba meningkat. Keperluan untuk sistem pengudaraan bilik dipermudahkan dan tahap keselamatan kebakaran ditingkatkan. Semua sistem beroperasi menggunakan gelung tertutup dan hampir tidak memerlukan kos operasi selain daripada kos elektrik yang diperlukan untuk mengendalikan peralatan.

Satu lagi kelebihan pam haba ialah keupayaan untuk beralih daripada mod pemanasan pada musim sejuk ke mod penyaman udara pada musim panas: semata-mata bukannya radiator, gegelung kipas disambungkan ke pengumpul luaran.

Pam haba boleh dipercayai, operasinya dikawal secara automatik. Semasa operasi, sistem tidak memerlukan penyelenggaraan khas; kemungkinan manipulasi tidak memerlukan kemahiran khas dan diterangkan dalam arahan.

Ciri penting sistem adalah sifat individu semata-mata untuk setiap pengguna, yang terdiri daripada pemilihan optimum sumber tenaga berpotensi rendah yang stabil, pengiraan pekali penukaran, bayaran balik, dan sebagainya.

Pam haba adalah padat (saiz modulnya tidak lebih besar daripada peti sejuk biasa) dan hampir senyap.

Kelemahan pam haba yang digunakan untuk pemanasan termasuk kos tinggi peralatan dipasang.

Lihat artikel lain bahagian Sumber tenaga alternatif.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan 15.04.2024

Dalam dunia teknologi moden di mana jarak menjadi semakin biasa, mengekalkan hubungan dan rasa dekat adalah penting. Perkembangan terkini dalam kulit tiruan oleh saintis Jerman dari Universiti Saarland mewakili era baharu dalam interaksi maya. Penyelidik Jerman dari Universiti Saarland telah membangunkan filem ultra nipis yang boleh menghantar sensasi sentuhan dari jauh. Teknologi canggih ini menyediakan peluang baharu untuk komunikasi maya, terutamanya bagi mereka yang mendapati diri mereka jauh daripada orang tersayang. Filem ultra-nipis yang dibangunkan oleh penyelidik, hanya 50 mikrometer tebal, boleh disepadukan ke dalam tekstil dan dipakai seperti kulit kedua. Filem ini bertindak sebagai penderia yang mengenali isyarat sentuhan daripada ibu atau ayah, dan sebagai penggerak yang menghantar pergerakan ini kepada bayi. Ibu bapa yang menyentuh fabrik mengaktifkan penderia yang bertindak balas terhadap tekanan dan mengubah bentuk filem ultra-nipis. ini ...>>

Petgugu Global kotoran kucing 15.04.2024

Menjaga haiwan peliharaan selalunya boleh menjadi satu cabaran, terutamanya dalam hal menjaga kebersihan rumah anda. Penyelesaian menarik baharu daripada pemula Global Petgugu telah dipersembahkan, yang akan menjadikan kehidupan lebih mudah bagi pemilik kucing dan membantu mereka memastikan rumah mereka bersih dan kemas dengan sempurna. Startup Petgugu Global telah melancarkan tandas kucing unik yang boleh menyiram najis secara automatik, memastikan rumah anda bersih dan segar. Peranti inovatif ini dilengkapi dengan pelbagai sensor pintar yang memantau aktiviti tandas haiwan kesayangan anda dan diaktifkan untuk membersihkan secara automatik selepas digunakan. Peranti ini bersambung ke sistem pembetung dan memastikan penyingkiran sisa yang cekap tanpa memerlukan campur tangan daripada pemilik. Selain itu, tandas mempunyai kapasiti storan boleh siram yang besar, menjadikannya sesuai untuk isi rumah berbilang kucing. Mangkuk sampah kucing Petgugu direka bentuk untuk digunakan dengan sampah larut air dan menawarkan pelbagai jenis tambahan ...>>

Daya tarikan lelaki penyayang 14.04.2024

Stereotaip bahawa wanita lebih suka "budak jahat" telah lama tersebar luas. Walau bagaimanapun, penyelidikan baru-baru ini yang dijalankan oleh saintis British dari Universiti Monash menawarkan perspektif baru mengenai isu ini. Mereka melihat bagaimana wanita bertindak balas terhadap tanggungjawab emosi lelaki dan kesanggupan untuk membantu orang lain. Penemuan kajian itu boleh mengubah pemahaman kita tentang perkara yang menjadikan lelaki menarik kepada wanita. Kajian yang dijalankan oleh saintis dari Universiti Monash membawa kepada penemuan baharu tentang daya tarikan lelaki kepada wanita. Dalam eksperimen itu, wanita ditunjukkan gambar lelaki dengan cerita ringkas tentang tingkah laku mereka dalam pelbagai situasi, termasuk reaksi mereka terhadap pertemuan dengan gelandangan. Sebahagian daripada lelaki itu tidak mengendahkan gelandangan itu, manakala yang lain membantunya, seperti membelikan dia makanan. Kajian mendapati lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan lebih menarik perhatian wanita berbanding lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan. ...>>

Berita rawak daripada Arkib Probiotik mampu memusnahkan bakteria tahan antibiotik 17.10.2018 Jangkitan Staphylococcus aureus menyebabkan masalah kesihatan, termasuk sepsis. Strain bakteria ini tahan terhadap antibiotik, dan oleh itu sangat berbahaya. Walau bagaimanapun, penyelidik telah mendapati bahawa bakteria probiotik mampu memusnahkan Staphylococcus aureus. Staphylococcus aureus (MRSA) yang tahan methicillin sangat tahan terhadap rawatan antibiotik, termasuk oxacillin, flucloxacillin, dan dicloxacillin. Pada tahun 2005, 53% daripada pencilan S. aureus didapati tahan antibiotik di Amerika Syarikat. Atas sebab ini, saintis cuba mencari cara untuk membunuh bakteria ini pada orang yang dijangkiti. Kajian baharu oleh saintis dari Institut Alergi dan Penyakit Berjangkit Kebangsaan (NIAID) AS dengan rakan sekerja dari Thailand menawarkan harapan baharu untuk penawar. Penyelidikan mereka telah meyakinkan bahawa bakteria probiotik Bacillus mampu melawan dan menghapuskan Staphylococcus aureus dengan berkesan. Pengarah NIAID Dr. Anthony S. Fauci menerangkan kepentingan penemuan itu: "Probiotik sering disyorkan untuk meningkatkan penghadaman. Kajian kami adalah salah satu yang pertama untuk menerangkan dengan tepat bagaimana probiotik tertentu boleh menangani masalah kesihatan. Kami mencadangkan bahawa Bacillus oral mungkin berkesan alternatif kepada terapi antibiotik untuk rawatan keadaan tertentu."

Berita menarik lain:

▪ Tesla akan mengetuk-ngetuk kukunya

▪ gen bulu merah

▪ Talian FPGA Efinix Titanium dikemas kini

▪ Mencipta laser kualiti tertinggi

▪ Implan akan mengembalikan seseorang kepada sensasi sentuhan

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Eksperimen dalam kimia. Pemilihan artikel

▪ artikel Teori pembakaran. Sejarah dan intipati penemuan saintifik

▪ artikel Mengapa ais terapung? Jawapan terperinci

▪ artikel oleh James Watt. Biografi seorang saintis

▪ artikel Pengesan mengikut skema yang luar biasa. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ artikel Kekuatan bergantung pada bentuk. eksperimen fizikal

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web

www.diagram.com.ua
2000-2024