Создаем сообща
идеи

Тепловой насос (типа воздух/воздух/воздух)

  
Установка работающая по циклу воздушной холодильной машины с регенерацией теплоты  с изотермическим сжатием и расширением в роторных компрессоре и детандере. 

Большинство современных "кондиционеров", холодильных установок, тепловых насосов для отопления используют фреоны в качестве рабочего тела, поэтому в таком рабочем контуре отсутствует детандер и его работа, а это прямые потери электроэнергии. Кроме того фреоны имеют достаточно узкий диапазон рабочих температур, требуют заправки и дозаправки из-за потерь, загрязняют атмосферу.
   Предлагаемый рабочий цикл воздушной холодильной установки с регенерацией теплоты известен давно, но считается энергетически не эффективным и в настоящее время используется только для получения низких температур. Энергетическую затратность можно кардинально улучшить применением в установке компрессоров и детандеров с изотермическими сжатием и расширением, которые уже разработаны и изготовлены, В таком варианте данная установка будет работать по Циклу Карно (без регенератора теплоты) либо аналогичного Циклу Карно с регенератором теплоты - технически более реализуемом.
    Таким образом тепловая машина лишается минусов снижением затрат на работу сжатия рабочего тела , а с другой стороны получает работу в изотермическом детандере, что делает его экономичнее "фреоновых" установок. в 1,5 - 2 раза.
   Кроме этого универсальность воздуха как рабочего тела позволяет установке работать в диапазоне температур намного больше "фреоновых", так например большинство бытовых двухрежимных "фреоновых" кондиционеров работают на "отопление" при температуре воздуха  "на улице" -15 С и выше. Понятно что частично это объясняется намораживанием льда на теплообменник-испаритель, но в основном свойствами фреонов.
   В тоже время, разрабатываемая  "воздушная" установка позволит получать низкие температуры например для сжижения метана. Варианты применения широчайшие, от бытовых холодильников до промышленных, кондиционеры воздуха от бытовых, автомобильных, промышленных до персональных, т.к. допустим для охлаждения или подогрева одежды или кепки на 10 - 15 градусов требует энергии аккумулятора в 10 -15 раз меньше полученной теплоты. 
  Если ваш дом не газифицирован, то при отоплении домов через тепловой насос воздух/воздух/воздух можно получить тепловую мощность с коэффициентом преобразования в 5 -12 раз большую потраченной электрической энергии.

Сейчас природный газ используется для отопления простым сжиганием в газовых котельных.  Если природный газ использовать для получения механической /электрической энергии с КПД 40%, а затем работой предлагаемого теплового насоса "перекачивать" теплоту из окружающей среды в помещение, то для получение такого же количества теплоты потребуется газа в 2 - 5 раз меньше чем при простом сжигании
   Какой будет энергетика будущего когда закончатся нефть, уголь и газ? Атомно-, ветро-, гидро-электрической, солнечно-панельной? и т.п. - не важно для данного проекта, т.к. низко-потенциальной теплоты для отопления можно получать в 10-15 раз больше чем затраты электрической энергии на работу данной тепловой машины.

Игра стоит свеч. Наверное не в России, т.к. нам газ обходится втрое-четверо дешевле мировых рыночных цен. Реальная опытная установка уже есть, об аналогах не слышал (если есть что-то похожее - буду признателен за ссылочку). 
   
 Универсальность данной тепловой машины позволяет использовать её так же в качестве теплового двигателя в случае повода теплоты к "горячему" теплообменнику. Но это будет следующей "идеей", т.к. на начальном этапе изготовление теплового насоса/холодильной установки намного проще.


  
  

Новые комментарии
0
Владимир Каменев
Специалист экспертного совета ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»
11 Декабря 2018 13:06
Авторское предложение, направленное в Экспертный совет ФГУП «НАМИ», заключается в использовании известного принципа работы «теплового насоса» на основе собственных усовершенствований, касающихся замены рабочего тела на воздух, применения необходимых оригинальных компрессоров и детандеров и оптимизации режимов работы установки.
Обращаем Ваше внимание, что не надо забывать об основном недостатке «тепловых насосов»: чем выше разность температуры в системе «тепло-холод», тем ниже эффективность работы всего комплекса, включающего «тепловой насос». Из-за этого недостатка удается использовать принципы «теплового насоса», в основном, в стационарных условиях (теплоэлектростанции, отопление домов и др.).
С развитием холодильной техники, производства электроэнергии на парогазовых и газотурбинных установках, использования геотермальных источников, естественно, сфера применения принципа «теплового насоса» не могла не расшириться.
Но на автотранспортных средствах, особенно на массовых легковых автомобилях, побеждает принцип компактности. Тем более, что автор предлагает в качестве теплоносителя воздух, который имеет небольшую теплоемкость по сравнению с оправдавшими себя рабочими жидкостями. Этот фактор не может не сказаться на увеличении габаритов установки и снижении ее эффективности.

Вывод
Учитывая изложенное выше, экспертиза считает внедрение идеи «теплового насоса воздух-воздух» как не имеющую перспектив в текущем периоде развития автомобильной промышленности России.
1
15 Декабря 2018 02:21
Теплоемкость основных фреонов около 1 кДж/(Кг*К), как и воздуха. Тем не менее доводы эксперта понятны что коэф. теплоотдачи и плотность воздуха меньше, поэтому воздух как теплоноситель уступает фреонам.

Мощность на привод авто-кондиционера легковушки порядка 3 КВт. Если нужно охладить воздух салона легковушки с 40 С до 20 С теплообменником в 3 КВт, то на это уйдет порядка 30 секунд. Допустим мощность инсоляции салона летом порядка 1 - 2 КВт, поэтому авто-кондиционер выбран правильно, с запасом справляется.
Только "воздушный" кондиционер "отводя" 3 КВт теплоты в таких условиях потребует на приводе 0,3 - 0,5 КВт. Пока мы богатые, экономию энергии не считаем, ценим компактность.

Не имеет перспектив в текущем периоде в России, - согласен с экспертом. Работа продолжается, думаем о будущем периоде.
Авторизуйтесь, чтобы добавить комментарий
Рекомендуем посмотреть
похожие идеи
1044 дня
Агрегат из сблокированных цилиндро-поршневых групп ДВС и нагнетателя для гидростатической трансмиссии. Отказ от КШМ, КПП, охлаждение и смазка рабочим ...
13
753 дня
Применяемый принцип "паровоза" в двигателе внутреннего сгорания очень разогревает внешнюю среду.
4
1272 дня
Ищу особо одарённых, которые на безвозмездной основе всё мне расскажут и покажут, создадут опытный образец и запустят серийное производство.
-4 14
Авторизация
Новости проекта
ГНЦ РФ ФГУП "НАМИ"