Промышленный тепловой насос ETW Mitsubishi Heavy Industries
Кондиционеры Mitsubishi › Mitsubishi Heavy › Тепловые насосы › Промышленный тепловой насос ETW
Водо-водяные тепловые насосы ETW представляют собой реверсивный чиллер, работающий по обратному циклу Карно, конструкция которого предусматривает наличие оптимизированного охлаждающего контура на базе центробежного процессора.
График на рис. 1 демонстрирует диапазон условий, в которых может эксплуатироваться ETW. Наглядно показано, что при достаточно низком значении температуры греющей жидкости можно получать одновременно и горячую, и холодную воду. В таблице 1 указаны характеристики оборудования серии ETW-L. Демонстрируется, что аппарат может иметь разную производительность (от 340 до 600 кВт) в зависимости от сочетания температур нагревающей жидкости и нагреваемой воды. При номинальных параметрах тел (греющее +20 ℃, нагреваемое +80 ° С) коэффициент энергоэффективности составляет 3,71. Таким образом, на каждый 1 кВт использованной электроэнергии приходится до 3, 7 кВт выработанного тепла.
1. Основные технические характеристики тепловых насосов
СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ
Область применения промышленных тепловых насосов достаточно широкая. Данное оборудование может быть использовано при следующих условиях:
- Максимальная температура нагреваемой воды – 90˚С
- Температура греющей воды от 10 до 50˚С
На промышленных предприятиях
Оборудование данного типа может быть использовано на промышленных объектах, например, на предприятии по производству полупроводниковых микросхем, как это сделала компания Sony. Есть примеры применения промышленных тепловых насосов MHI на производстве пищевых продуктов в антисептической упаковке. На каждом из указанных объектов была произведена смена технологического процесса: взамен одного газового бойлера был установлен тепловой насос серии ETW. В пересчете на год использования коэффициент экономии составил на каждом предприятии порядка 000.
На объектах социальной сферы
Промышленные тепловые насосы MHI серии ETW также могут быть использованы для организации отопления/охлаждения воздуха и подготовки горячей воды для санитарно-гигиенических нужд на объектах коммерческого назначения, например, в отелях или в бизнес-центрах или крупных административных зданиях.
Внесенные изменения в инженерную схему гостиницы, которая изначально предусматривала охлаждение или/и обогрев воздуха, а также нагрев воды для санитарно-гигиенических и бытовых нужд.
Тепловой насос серии ETW был установлен взамен градирни – водо-воздушного теплообменника, в котором производится передача тепла от рабочей жидкости в воздух (при непосредственном контакте с атмосферой). Целью изменений являлось повышение энергоэффективности системы и снижение уровня выброса парниковых газов. Таким образом были сохранены функции жизнеобеспечения объекта (кондиционирование, отопление, ГВС и т. д.), а также сэкономлены значительные денежные средства за счет уменьшения расходов на оплату электроэнергии.
Заполните заявку для расчета климатической системы на вашем объекте.
Приложить файлы
Отправить запрос
Промышленный тепловой насос «Вода – Вода»
серия SDW5-XX/SDW10-XXОсобое место в ассортименте продукции УКЗТН занимают тепловые насосы для отопления зданий и сооружений большого объёма.
Промышленное отопление подразумевает отопление производственных и административных помещений, а также применимо для многоэтажных жилых домов. Подробнее об этом во вкладке «ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ».
Промышленный тепловой насос «вода – вода»производства УКЗТН выпускается в двух модификациях – SDW5 со спиральными комрессорами и SDW10 с винтовыми компрессорами. Он оснащён кожухотрубными теплообменниками, включающими медные трубки с оребрением внутри кожуха. Эти тепловые преобразователи, главным образом, служат для нагрева или охлаждения теплоносителя в различных системах, которые осуществляют промышленное отопление или поддерживают технологические процессы, связанные с нагревом, охлаждением и поддержанием температуры, а также осуществления технологических процессов, где необходимы нагрев или охлаждение. Данное оборудование имеет высокие показатели эффективности (коэффициент преобразования и энергопотребление) ввиду относительного постоянства температуры тепловых источников.
Это относится и к тепловому потенциалу земных недр, и к оборотной воде технологических процессов.
Кроме того, применение подобных установок решает вопрос вторичного использования тепла технологических процессов, направляет производственные тепловыделения, ранее «отапливавшие улицу», для обеспечения бытовых и производственных задач, позволяет значительно снизить генерацию тепла из внешних источников.
Конструктивно модель SDW5 аналогична тепловому насосу «вода – вода» SDW EVI, только использует, как правило, в одной установке несколько (до четырёх) наиболее мощных компрессоров. Применение ЭВИ-компрессоров позволяет успешно использовать тепловые насосы для отопления и горячего водоснабжения с применением замкнутого геоконтура, так как данная модель демонстрирует наиболее эффективную конденсацию для нагрева теплоносителя внутренней системы отопления до 60-65 градусов Цельсия. К тому же, установки со спиральными компрессорами проще и заметно дешевле устройств с винтовыми. Однако они ограничены по выходной мощности, имеют меньше возможности для регулировки, меньший ресурс работы и не являются ремонтопригодными.
То есть, в случае выхода из строя или выработки ресурса их компрессоры подлежат только замене.
Из реализованных объектов, использующих спирально-компрессорные тепловые насосы для отопления, можно отметить Курчумскую районную больницу Восточно-Казахстанской области, где были установлены четыре тепловых насоса SDW5-45.
Промышленный тепловой насос «вода – вода» SDW10 использует в схемотехнике винтовой компрессор, вследствие значительной мощности которого способен осуществлять действительно промышленное отопление. По типу применяемого компрессора установка похожа на другую модель оборудования, промышленный чиллер – холодильную установку SDA10, только имеет конденсационный контур не воздушный, а жидкостной. Кроме того, испарительный контур является внешним, а не внутренним, как у чиллера. Винтовые компрессоры, применяемые в данной модели, усовершенствованы применением в корпусе компрессора специального порта всасывания – ЭКО-порта или порта экономайзера, что позволяет довести производительность одноступенчатого винтового компрессора фактически до производительности двухступенчатого.
К преимуществам промышленного теплового насоса с винтовым компрессором можно отнести огромный ресурс работы, плавную регулировку и большую выходную мощность. Отдельно хочется отметить возможность установок SDW10 не только осуществлять промышленное отопление, но и опционально вырабатывать горячую санитарную воду для нужд горячего водоснабжения с помощью фреонового предконденсатора. То есть, для нагрева воды не обязательно использовать бойлер косвенного нагрева. Кроме того, винтовые компрессоры ремонтопригодны. Однако, в установках с винтовым компрессором сложнее организовать функцию реверса (производства и тепла, и холода), ввиду того, что площадь теплообменников рассчитана под одну, основную задачу. Также, промышленный тепловой насос «вода – вода» SDW10 несколько дороже своего «собрата» SDW5 аналогичной мощности.
Именно такие установки были применены в проекте отопления военного городка, реализованном совместно с Евразийским университетом им. Л.Н.Гумилёва.
В целом, из многообразия моделей, целесообразно подбирать тепловые насосы для отопления на этапе проектирования.
Это позволит учесть все нюансы будущей системы и организовать промышленное отопление с наименьшими затратами и с наибольшими функционалом и эффективностью.
Автоматика промышленных установок позволяет осуществлять регулирование температуры воды, нагреваемой теплонасосом, регулировать её проток, запускать и останавливать устройство в указанный момент времени, контролировать его работу по целому ряду параметров, отключать в аварийных ситуациях и при перегрузках.
Промышленное отопление, либо другое тепловое преобразование посредством промышленного теплового насоса, подлежит диспетчеризации локально или удалённо, по желанию заказчика, при этом система хранит в памяти параметры работы за определённый период.
Как правило, установки данной серии изготавливаются на заказ под конкретные технические условия. Стоимость некоторых моделей SDW5 и SDW10 приведена в разделе ЦЕНЫ.
ПРОМЫШЛЕННЫЙ ТЕПЛОВОЙ НАСОС “ВОДА – ВОДА” С ВИНТОВЫМИ КОМПРЕССОРАМИ
| SDW10- | Рабочая точка | СОР | 30S | 50S | 70D | 100D | 130D | 180D |
| Выходная тепловая мощность/ потребляемая электрическая энергия, кВт | 5W35 | 4,6 | 90/ 19,5 | 146,5/ 31,8 | 215/ 47,3 | 325/ 69,8 | 423/ 90,5 | 567/ 123 |
| 5W55 | 3 | 84/ 28 | 135,6/ 45 | 200/ 67 | 412/ 137 | 550/ 180 | ||
| 0W35 | 4,1 | 82/ 19,3 | 130/ 31,5 | 200/ 65 | 284/ 68 | 330/ 81 | 500/ 122 | |
| Хладагент | R22, R407 | |||||||
| Масса заправки, кг | 18 | 32 | 46 | 68 | 90 | 124 | ||
| Компрессор | винтовой Hanbell | |||||||
| Количество компрессоров | 1 | 2 | ||||||
| Регулировка мощности, % | 0-66-100 | 0-50-75-100 | ||||||
| Испаритель (внешний контур) | диапазон температур,°С | 12/7…7/4 | ||||||
присоед. размеры, мм |
2” | 3” | 3” | 4” | 4” | 5” | ||
| потери давления, Па | 23 | 29 | 30 | 30 | 30 | 30 | ||
| проток, м3/час | 16,9 | 30,5 | 45 | 65 | 85 | 115 | ||
| Конденсатор (внутренняя система) | диапазон температур,°С | 30/35…50/55 | ||||||
| присоед. размеры, мм | 2” | 3” | 3” | 4” | 5” | 5” | ||
| потери давления, Па | 37 | 40 | 40 | 40 | 40 | |||
| проток, м3/час | 9,5 | 16,5 | 22 | 31 | 39 | 60 | ||
| Уровень звукового давления, дБ | 70 | 70 | 70 | 74 | 74 | 80 | ||
| Масса, кг | нетто | 980 | 1200 | 1540 | 1920 | 2030 | 3250 | |
| брутто | 1080 | 1360 | 1700 | 2180 | 2250 | 3500 | ||
ПРОМЫШЛЕННЫЙ ТЕПЛОВОЙ НАСОС “ВОДА – ВОДА” СО СПИРАЛЬНЫМИ КОМПРЕССОРАМИ
| SDW5- | Рабочая точка | 20D-E | 30T-E | 40K-E |
| Выходная тепловая мощность/ потребляемая электрическая энергия, кВт | 10W35 | 69,5/13,4 | 107,4/19,0 | 156,5/26,8 |
| 0W35 | 50/12,5 | 76,8/18,1 | 101,4/21,0 | |
| -5W35 | 43,5/12,4 | 66,5/18,0 | 85,4/20,0 | |
| 5W65 | 42,7/20,7 | 66,7/28,4 | 87,4/38,5 | |
| Хладагент | R22, R407 | |||
| Масса заправки, кг | 9 | 15 | 22 | |
| Компрессор | EVI scroll Sanyo, Hitachi | |||
| Количество компрессоров | 2 | 3 | 4 | |
| Регулировка мощности, % | 0-50-100 | 0-33-66-100 | 0-25-50-75-100 | |
| диапазон температур, °С | 25…-10 | |||
присоед. размеры, мм |
2” | 2” | 2” | |
| проток, м3/час | 12,5 | 12,5 | 12,5 | |
| Конденсатор (внутренняя система) | диапазон температур, °С | 30/35…50/55 | ||
| присоед. размеры, мм | 2” | 2” | 2” | |
| проток, м3/час | 7 | 7 | 7 | |
| Масса нетто, кг | 640 | 800 | 1050 | |
Промышленные тепловые насосы | АСЕЕЕ
Поиск Поиск
Страница
31 октября 2022 г.
В наши дни тепловые насосы попадают в заголовки газет как решение, которое может сократить выбросы углерода, обеспечивая при этом тепло, необходимое для обогрева зданий и работы производства. Тепловые насосы находятся в центре внимания программы Industrial Heat Shot Министерства энергетики, целью которой является разработка технологий обезуглероживания промышленного тепла с сокращением выбросов как минимум на 85% к 2035 году.
Тепловые насосы также являются одной из пяти экологически чистых технологий, которым президент Байден отдал приоритет. когда он сослался на Закон об оборонном производстве в 2022 году. Хотя технологиям тепловых насосов для зданий уделяется значительное внимание, потенциал промышленных тепловых насосов (IHP) для электрификации промышленного технологического тепла в настоящее время недооценивается. На производство и использование технологического тепла приходится 51% промышленного потребления энергии на месте. Сегодня электроэнергия обеспечивает менее 5% этой потребности в энергии, в то время как углеродоемкие ископаемые виды топлива, такие как природный газ, покрывают остальное.Источник: Arpagaus et al. (2018): Обзор высокотемпературных тепловых насосов
Несколько типов имеющихся в продаже ТТН с электроприводом могут обеспечивать технологическое тепло до 160 °C (320 °F), чтобы заменить большую часть ископаемого топлива, используемого в тысячах промышленных операций, резко сократить выбросы.
В настоящее время разрабатываются более совершенные тепловые насосы, которые могут подавать тепло до 280°C (536°F). ИТП могут обеспечить большую часть технологического тепла, необходимого в основных энергоемких отраслях, включая производство продуктов питания и напитков, целлюлозно-бумажной и химической промышленности. Исследования ACEE показывают, что IHP могут сократить потребление энергии, связанное с промышленным технологическим теплом, на одну треть и обеспечить экономию CO2 на 30-43 миллиона тонн в год, что эквивалентно выбросам от 6,5 до 90,2 миллиона легковых автомобилей с бензиновым двигателем эксплуатируются в течение одного года. IHP также могут быть экономичными, предлагая в некоторых приложениях срок окупаемости менее двух лет. IHP не является новой технологией. Они были разработаны и коммерциализированы для промышленного использования в 1980-х годах, но остановились в Северной Америке из-за дешевого природного газа. Сегодня сочетание остроты климатического кризиса и достижений в области тепловых насосов делает их лучшим решением для сокращения промышленных выбросов.
Чтобы расширить распространение IHP в промышленных приложениях для реализации этого значительного потенциала декарбонизации, важно, чтобы на федеральном уровне и уровне штатов были созданы политические инструменты для смягчения экономических, рыночных и нормативных барьеров. Соединенные Штаты должны свести к минимуму предполагаемый риск перехода на МГП с помощью экономических стимулов, создать рабочую силу, способную поддерживать МГП на местах, и создать внутренний рынок МГП, устранив нормативные барьеры и поощряя глобальных поставщиков расширяться в США. Экспериментальные и демонстрационные проекты также необходимы для доказательства жизнеспособности МГП. Мы должны сочетать эти действия с дальнейшим обезуглероживанием и расширением электросетей, чтобы максимально сократить выбросы парниковых газов по мере того, как промышленность переходит на электричество.
В течение нескольких лет ACEEE работает над ускорением преобразования рынка в сторону IHP. Наша предыдущая работа включает исследовательский отчет о возможностях декарбонизации и экономических аспектах IHP в отдельных промышленных процессах, учебные занятия с партнерскими электроэнергетическими компаниями по потенциальным пилотным проектам IHP с промышленными конечными пользователями, создание информационного бюллетеня и обзорные вопросы для промышленных партнеров.
которые могут быть заинтересованы в использовании IHP на своих объектах, и размещать в блогах информацию о возможностях электрификации технологического тепла. Наша будущая работа в области тепловых насосов будет основываться на этих усилиях, направленных на широкомасштабную поддержку внедрения и оценки IHP по всей стране, поскольку мы стремимся взаимодействовать с производителями, политиками, программами повышения энергоэффективности и промышленными компаниями для поиска наиболее перспективных путей. к промышленной декарбонизации.
Ресурсы
Нормативные документы
12 декабря 2022 г.
Уведомление о намерениях и запрос информации относительно создания программы для использования…
Отчет об исследовании
30 марта 2022 г.
Промышленные тепловые насосы: технологическое теплоснабжение электрифицирующей промышленности
Сообщение в блоге
30 марта 2022 г.
Пришло время электрифицировать технологическое тепло в промышленности — с помощью тепловых насосов
Сообщение в блоге
9 июля 2020 г.
Как мы можем электрифицировать промышленность для борьбы с изменением климата? Вопросы и ответы с Эдом Райтором
ПРИСОЕДИНЯЙТЕСЬ
Заинтересованы в участии или хотите узнать больше? Пожалуйста, напишите по электронной почте:
Эндрю Хоффмайстер
ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ | FutureHeat
Тепловой насос — это устройство, которое может собирать отработанное тепло и повышать его температуру до более высокой, более полезной температуры, тем самым уменьшая количество энергии, необходимой для получения полезного тепла.
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ
Тепловые насосы могут использоваться в ряде промышленных, коммерческих и жилых помещений для обеспечения как отопления, так и охлаждения.
Тепловые насосы могут поставлять технологическое тепло для всех видов промышленных процессов, при этом тип используемого теплового насоса зависит от рекуперируемого тепла и требуемой температуры поставляемого тепла. До недавнего времени тепловые насосы считались жизнеспособными только при более низких (менее 120 °C) температурах, однако этот температурный диапазон расширяется, поскольку в настоящее время разрабатываются и испытываются высокотемпературные тепловые насосы для высокотемпературных применений, таких как сушка строительных материалов.
КАК РАБОТАЮТ ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ
Тепловые насосы относятся к классу оборудования для активной рекуперации тепла, которое позволяет повышать температуру потока отходящего тепла до более высокой, более полезной температуры.
Среди различных типов тепловых насосов наиболее широко используются механические тепловые насосы. Принцип его действия основан на сжатии и расширении рабочей жидкости, так называемого «хладагента».
Тепловой насос состоит из четырех основных компонентов: испарителя, компрессора, конденсатора и расширительного устройства. Хладагент является рабочей жидкостью, которая проходит через все эти компоненты. В испарителе тепло извлекается из источника сбросного тепла. В конденсаторе это тепло доставляется потребителю при более высоком уровне температуры.
Для привода компрессора требуется электроэнергия, и эта энергия добавляется к теплу, имеющемуся в конденсаторе. Эффективность теплового насоса обозначается его COP (коэффициентом производительности), определяемым как отношение общего количества тепла, поставляемого тепловым насосом, к количеству электроэнергии, необходимой для его работы.
Подробнее:
Коэффициент полезного действия — КПД холодильных и тепловых насосов — Industrialheatpumps.nl
Хладагенты для тепловых насосов – Industrialheatpumps.nl
ТИПЫ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ
Существует целый ряд технологий тепловых насосов, каждая из которых имеет свои преимущества и подходит для применения.
Двумя наиболее распространенными тепловыми насосами с широким спектром применения являются компрессионные тепловые насосы и тепловые насосы с механической рекомпрессией пара.
Тепловые насосы с механической рекомпрессией пара
Механическая рекомпрессия пара (MVR) представляет собой открытую систему теплового насоса, в которой давление и температура пара вместе с соответствующей температурой насыщения повышаются посредством сжатия (Energy. нл).
Эта технология представляет собой вариант тепловых насосов, традиционно используемых для низкотемпературных процессов испарения, которые требуют лишь небольшого – менее 15 °C – подъема температуры и обычно обеспечивают COP более 10. Технология может доставлять тепло до 250 °C, но чаще используется при температуре ниже 100 °C.
Объяснение технологии механической рекомпрессии паров. – Howden.com
Компрессионные тепловые насосы
Компрессионные тепловые насосы используют хладагент в замкнутом контуре.
Подобно кондиционеру с обратным циклом, промышленный тепловой насос фактически является холодильником с обратным циклом. Этот тип теплового насоса обычно используется для обеспечения более низких температур.
Прочие типы тепловых насосов
Механические тепловые насосы
Абсорбционные тепловые насосы
Адсорбционные тепловые насосы
Транскритические тепловые насосы на CO2
Гибридные тепловые насосы
Тепловой насос Sabroe DualPAC производства Johnson Controls, установленный в Нидерландах. Источник: Johnson Controls
Посетите нашу страницу ресурсов для получения дополнительной информации об австралийских поставщиках и поставщиках решений для промышленных тепловых насосов.
Переход на технологии тепловых насосов – и почему это не прямой обмен
Капитальные затраты на замену парового котла мощностью 2 МВт тепловым насосом мощностью 2 МВт будут в пять-восемь раз выше, чем у котла, и окупаемость вероятно, превысит пять лет.
Однако теплового насоса мощностью 500 кВт или меньше, вероятно, будет достаточно для замены паровой системы. Вот как:
Во-первых, вам нужны данные об использовании энергии. Вполне вероятно, что потребность в отоплении в 2 МВт возникает редко. Если 2 МВт тепла требуется только, скажем, один час в день, а в остальное время требуется только 1 МВт, вы только что вдвое уменьшили размер теплового насоса в сочетании с тепловой батареей.
Во-вторых, если рассчитать тепловые потери всей паровой системы, вероятно, эффективность всей системы составит менее 60%. Система с тепловым насосом с горячей водой будет иметь потери тепла менее 10%, поэтому теперь вы просто еще больше уменьшите требуемый размер теплового насоса.
В-третьих, если у вас есть отработанное тепло от холодильной установки (маслоохладители или конденсатор), вы можете использовать это отработанное тепло для повышения производительности теплового насоса.
Как правило, увеличение мощности источника тепла, используемого тепловым насосом, на 1 °C повышает производительность на 3 %. Таким образом, использование теплой воды с температурой 30 °C из холодильной установки может обеспечить эффективность на 30% по сравнению с использованием воздуха с температурой 20 °C.
Наконец, если у вас есть фотоэлектрическая солнечная батарея на месте или доступ к спотовым ценам на электроэнергию, вы можете увеличить размер вашего теплового насоса и тепловой батареи, чтобы они работали больше в течение дня, когда цены на электроэнергию низкие, и меньше в вечернее время. когда цены высокие. Для этого может даже не потребоваться более крупный тепловой насос. Если тепловой насос рассчитан на самое холодное время года, то у вас, скорее всего, будет резервная мощность более чем на 10 месяцев, поэтому вы сможете эксплуатировать тепловой насос только при низких ценах на электроэнергию.
Как правило, увеличение мощности источника тепла, используемого тепловым насосом, на 1 °C повышает производительность на 3 %. Таким образом, использование теплой воды с температурой 30 °C из холодильной установки может обеспечить эффективность на 30% по сравнению с использованием воздуха с температурой 20 °C. КОНКРЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ
Существует все больше и больше примеров тепловых насосов, которые значительно сокращают потребление энергии и выбросы в промышленных процессах за счет использования отработанного тепла.