Промышленные тепловые насосы
В настоящее время, особенно в нашей стране, относительно небольшое количество тепловых насосов используется в промышленности. Однако, с ужесточением экологических норм и требований, промышленные тепловые насосы могут стать той важной технологией, которая позволит сократить вредные выбросы, повысить эффективность, и уменьшить использование грунтовых вод для охлаждения .

Для обеспечения рационального применения тепловых насосов в промышленности, технологические процессы должны быть оптимизированы. Энергетическая эффективность повышается за счет термодинамической оптимизации всего производственного процесса. Важным инструментом для интеграции процессов служит пинч-анализ. Пинч-анализ служит для того, чтобы выявить потоки тепла, а затем снизить потери тепла или восстановить уходящее тепло. Такую возможность дают теплообменные сети, ТЭЦ и тепловые насосы. Пинч-анализ хорошо подходит для сложных процессов с несколькими параметрами, и является отличным инструментом для определения возможностей использования теплового насоса.

В зависимости от особенностей промышленного применения тепловых насосов, они имеют значительные различия в способе накопления энергии, размерах, условиях эксплуатации, источниках тепла и типе применения. Каждый тепловой насос, как правило, предназначен для конкретного процесса и поэтому является уникальным.
Механические системы рекомпрессии пара
Представлены открытыми и полуоткрытыми тепловыми насосами. В открытых системах, пар от промышленного процесса сжимается, в результате чего повышается его температура. При этом, он конденсируется, выделяя тепло. В полуоткрытых системах, тепло от сжатого пара передается через теплообменник.
Производительность систем рекомпрессии пара довольно велика, и имеет коэффициенты производительности (КОП) от 10 до 30 (для примера, типичный компрессионный тепловой насос редко имеет КОП больше 4).
Современные системы рекомпрессии пара работают в основном с тепловыми источниками, которые имеют температуру 70-80 градусов, и обеспечивают повышение температуры до 110-150 градусов, а в некоторых случаях и до 200 градусов.
Вода является самой распространенной «рабочей жидкостью» (т. е. повторно сжатым паром), но иногда используются и другие пары, в частности, в нефтехимической промышленности.
Компрессионные тепловые насосы с замкнутым циклом
Тепловые насосы сжатия пара с замкнутым циклом описаны в разделе принципы работы тепловых насосов. В настоящее время используются рабочие жидкости, которые дают температуру на выходе до 120 градусов.
Абсорбционные тепловые насосы
Абсорбционные системы используют способность жидкости и солей поглощать пары рабочей жидкости. Некоторые из них использовались для восстановления тепла от мусоросжигательных заводов, в частности в Швеции и Дании. Системы, использующие в качестве «рабочей жидкости» воду, либо литиевый бромид, позволяют достичь температуры на выходе до 100 градусов и осуществляют температурный подъем на величину до 65 градусов. КОП обычно составляет от 1,2 до 1,4. Новое поколение абсорбционных тепловых насосов будет давать более высокие температуры на выходе (до 260 градусов) и будут осуществлять больший подъем температуры.
Тепловые трансформаторы
Имеют те же основные компоненты и принцип работы, что и абсорбционные тепловые насосы. При помощи теплового трансформатора отработанное тепло может быть ув, практически без использования внешней энергии. Отработанное тепло средней температуры (т.е. между требуемой температурой и температурой окружающей среды) подается в испаритель и генератор. Полезное тепло более высокой температуры выделяется в абсорбере. Все современные системы используют в качестве «рабочего пара»» воду и литиевый бромид. Эти тепловые трансформаторы позволяют получить температуру на выходе до 150 градусов, и, как правило, осуществляют температурный подъем до 50 градусов. КоП в этом случае колеблется в диапазоне от 0,45 до 0,48.

Тепловые насосы, использующие обратный цикл Брайтона
Тепловые насосы, использующие обратный цикл Брайтона восстанавливают растворители из газов во многих процессах. Растворитель в воздухе сжимается, а затем расширяется. Воздух охлаждается за счет расширения, и растворители конденсируются и восстанавливаются. Дальнейшее расширение (с соответствующим дополнительным охлаждением , конденсацией и рекуперацией растворителя) происходит в турбине, которая приводит в действие компрессор.
comments powered by HyperComments