Абсорбционно-компрессионный тепловой насос

Абсорбционно -компрессионный тепловой насос ( АКТП ) — это устройство, объединяющее электрический компрессор в абсорбционном тепловом насосе . В некоторых случаях это достигается путем объединения парокомпрессионного теплового насоса и абсорбционного теплового насоса . Его еще называют гибридным тепловым насосом. ^{[ 1 ]} однако это более широкая область. Благодаря этой интеграции устройство может получать охлаждающий и нагревательный эффект, используя как тепловые , так и электрические источники энергии. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Этот тип систем хорошо сочетается с когенерационными системами, в которых производится как тепло, так и электричество. В зависимости от конфигурации система может максимизировать производство тепла и охлаждения из заданного количества топлива или может улучшить температуру ( следовательно, качество) отходящего тепла от других процессов. ^{[ 4 ]} Это второе применение является наиболее изученным и применялось в нескольких промышленных целях. ^{[ 5 ]}

История

1748: Первая концепция цикла абсорбционно-компрессионного теплового насоса была запатентована компанией Osenbrück. ^{[ 5 ]} В последующие годы было проведено мало исследований по этому вопросу.
1950-1951: Альтенкирх провел подробное теоретическое исследование, определив, что этот цикл обладает значительным потенциалом энергосбережения . ^{[ 6 ]}
1970-2000: После нефтяного кризиса 70-х годов интерес к энергосберегающему потенциалу цикла возрос, и исследовательская деятельность в этой области резко возросла. ^{[ 5 ]} За этот период было построено несколько экспериментальных установок, и в 1997 году Гролл суммировал эту деятельность в своем обзоре, в котором он выявил более 40 исследований. ^{[ 7 ]} В то время еще требовалась значительная работа, прежде чем ACHP станет коммерчески доступным.
2011: Нордтведт изучал этот цикл в своей докторской диссертации, и его исследования завершились в 2011 году созданием первого коммерческого приложения в норвежской пищевой промышленности. ^{[ 8 ]} После этого несколько установок были установлены для коммерческого использования в различных промышленных применениях при высоких температурах. ^{[ 5 ]}

Преимущества и недостатки

Токсичность аммиака – главный недостаток АЧП.

Основное преимущество компрессионного теплового насоса заключается в том, что компрессионно-абсорбционные тепловые насосы позволяют передавать тепло с плавным изменением температуры. Компрессионный тепловой насос использует одну чистую рабочую жидкость , следовательно, осуществляет теплообмен при постоянной температуре. Вместо этого в абсорбционно-компрессионном тепловом насосе используется бинарная смесь , в которой конденсация и испарение происходят с плавным изменением температуры. Это свойство повышает эффективность теплопередачи, когда источник тепла также имеет значительный температурный градиент, что является типичным условием, наблюдаемым при рекуперации отходящего тепла . ^{[ 4 ]}

Будучи гибридным решением, которое может использовать как источники тепловой, так и механической/электрической энергии, устройство может идеально сочетаться с когенерационными установками для производства отопления и охлаждения с очень высокой эффективностью. ^{[ 9 ]} Более того, это делает систему более гибкой, позволяя оптимизировать сочетание электрической и тепловой энергии. Их доступность фактически варьируется в зависимости от дня и года. Таким образом, гибкость позволяет снизить эксплуатационные расходы. ^{[ 9 ]}

Основным недостатком этой технологии является то, что для достижения хороших характеристик обычно необходимо использовать аммиак, который очень токсичен и легковоспламеняем. Этот недостаток привел к тому, что эти применения остались ограниченными промышленным сектором, где более практично работать с опасными жидкостями. ^{[ 3 ]}

Конфигурации

Наиболее изученной конфигурацией является так называемый компрессионный тепловой насос с растворным циклом (CHPS) или компрессионно-резорбционный тепловой насос (CRHP), ^{[ 10 ]} где компрессор расположен параллельно электронасосу, расположенному между абсорбером и десорбером. ^{[ 4 ]} Эта конфигурация используется для повышения температуры отходящего тепла, поскольку она обеспечивает высокую температуру абсорбции при более низком давлении, чем компрессионные тепловые насосы. ^{[ 11 ]}

Другая возможная конфигурация абсорбционно-компрессионного теплового насоса получается в результате комбинации газового абсорбционного теплового насоса (GAHP) с парокомпрессионным тепловым насосом. Такая конфигурация обусловлена тем, что оба цикла имеют общие конденсатор , ламинирующий клапан и испаритель . Основное различие между ними заключается в фазе сжатия: там, где компрессионный тепловой насос использует электрический компрессор, газовый абсорбционный тепловой насос использует тепловой компрессор. ^{[ 12 ]} ACHP получается путем объединения общих компонентов и использования электрического и теплового компрессора параллельно или последовательно. ^{[ 3 ]}

Выбор жидкостей

Компрессионные тепловые насосы используют только одну жидкость – хладагент . Напротив, абсорбционный тепловой насос требует двух жидкостей: хладагента и абсорбента, способного его поглотить . При объединении двух устройств необходимы подходящие пары абсорбентов хладагента, совместимые с обоими циклами.

Хладагенты

имеется широкий выбор хладагентов Для компрессионных тепловых насосов . Цикл абсорбции ограничивает выбор хладагента. Наиболее распространенными хладагентами для абсорбционных систем являются аммиак и вода . ^{[ 13 ]} Оба подходят для комбинированных абсорбционно-компрессионных тепловых насосов. ^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}

Аммиак имеет исключительно хорошую растворимость в воде. Это важный аспект, который увеличивает производительность и уменьшает размер устройства. Однако его высокая токсичность и горючесть снижает его привлекательность. ^{[ 3 ]}

Вода является очень привлекательным хладагентом, поскольку она широко распространена, нетоксична, негорюча и хорошо растворяется в бромиде лития (LiBr) . Основная проблема с водой заключается в том, что при типичном давлении испарителя теплового насоса она замерзает при температуре 0°C. Это делает воду непригодной для применений, когда температура радиатора опускается ниже 0°C, что является типичным зимним режимом работы воздушного теплового насоса . ^{[ 16 ]}

абсорбирующий

Абсорбент и хладагент строго связаны друг с другом. В случае, когда в качестве хладагента используется аммиак, наиболее распространенным абсорбентом является вода. Как упоминалось ранее, в случае, когда в качестве хладагента используется вода, абсорбентом обычно является LiBr.

Ионные жидкости также были предложены в качестве хороших поглотителей, особенно для воды в качестве хладагента. ^{[ 3 ]} Основным преимуществом этих солей является то, что их можно использовать в условиях, при которых раствор LiBr подвержен риску кристаллизации , и они менее коррозионны. ^{[ 17 ]}

См. также

Ссылки

^ Хюльтен, Магнус; Бернтссон, Тор (1999). «Цикл сжатия/поглощения – влияние некоторых основных параметров на КПД и сравнение с циклом сжатия» . Международный журнал холодильного оборудования . 22 (2): 91–106. дои : 10.1016/s0140-7007(98)00047-4 . ISSN 0140-7007 .
^ Суинни, Дж; Джонс, МЫ; Уилсон, Дж. А. (2001). «Новый гибридный абсорбционно-компрессионный холодильный цикл» . Международный журнал холодильного оборудования . 24 (3): 208–219. дои : 10.1016/s0140-7007(00)00025-6 . ISSN 0140-7007 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и WO2006124776A2 , Шифлетт, Марк Брэндон и Ёкодзеки, Акимичи, «Гибридный цикл сжатия-поглощения пара», выпущено 23 ноября 2006 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Б, Версланд М.; Х, Квальсвик К.; М, Бантл (2017). «Нестандартная конструкция высокотемпературного компрессионно-абсорбционного теплового насоса» . 7-я конференция по холодильным технологиям с использованием аммиака и CO2. Слушания: Охрид, Северная Македония, 11–13 мая 2017 г. дои : 10.18462/iir.nh3-co2.2017.0040 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Аренс, Марсель Ульрих; Лот, Максимилиан; Толсторебров, Игнат; Хафнер, Армин; Кабелац, Стефан; Ван, Ружу; Эйкевик, Трюгве Магне (19 мая 2021 г.). «Идентификация существующих проблем и будущих тенденций использования абсорбционно-компрессионных тепловых насосов с аммиаком и водой при работе при высоких температурах» . Прикладные науки . 11 (10): 4635. дои : 10.3390/app11104635 . HDL : 11250/2756158 . ISSN 2076-3417 .
^ Местра Родригес, Альваро Мигель; Валлес, Манель; Буруи, Махмуд; Коронас, Альберто (2003). «Абсорбционно-компрессионный тепловой насос на смесях органических жидкостей для промышленной рекуперации тепла. Характеристики цикла и первые результаты экспериментов» . Материалы семинара Eurotherm 72 : 397–402. ISBN 978-84-931209-8-6 .
^ «Текущее состояние цикла абсорбции/сжатия... | 1997» . iifiir.org . Проверено 11 июля 2024 г.
^ Нордтведт, Штейн Руне; Хорнтведт, Бьярн Р.; Эйкефьорд, Ян; Йохансен, Джон (2013). «Гибридный тепловой насос для утилизации отработанного тепла в пищевой промышленности Норвегии» . Тепловые насосы с термическим приводом для отопления и охлаждения . doi : 10.14279/depositonce-4859 .
^ Jump up to: ^а ^б Руссо, Андреа; Каннелли, Мишель; Росселли, Карло; Сассо, Маурицио (2015). «Термодинамический анализ компрессионно-абсорбционной холодильной системы» . Конференция ASME-ATI-UIT 2015 по теплоэнергетическим системам: производство, хранение, использование и окружающая среда .
^ «Компрессионный тепловой насос с циклом растворения и хладагентной смесью аммиак-вода – Институт термодинамики – Университет Лейбница, Ганновер» . Ганноверский университет Лейбница . Проверено 10 июля 2024 г.
^ Б.В., Де Кляйн Энерджи Консалтинг. «Гибридный тепловой насос» . Industrialheatpumps.nl (на голландском языке) . Проверено 10 июля 2024 г.
^ Кюн, Аннетт (23 октября 2013 г.). Тепловые насосы с термическим приводом для отопления и охлаждения . Университетская пресса Берлинского технического университета. п. 21. ISBN 978-3-7983-2596-8 .
^ (:Неизвестно) Неизвестно (23 октября 2013 г.). Тепловые насосы с термическим приводом для отопления и охлаждения . п. 19. дои : 10.14279/depositonce-3726 . ISBN 978-3-7983-2596-8 .
^ ЭЛБИ, Л.; ХОДЖЕТТ, Д.Л. (1990), «Тепловые насосы сжатия-абсорбции» , Тепловые насосы , Elsevier, стр. 21–34, doi : 10.1016/b978-0-08-040193-5.50017-1 , ISBN 978-0-08-040193-5 , получено 9 июля 2024 г.
^ Сунь, Цзянь, Ву, Кексинь, Ге, Ян, Юнпин (2022). гибридного цикла абсорбционно-сжатия . нового сверхвысокотемпературного « » Анализ : 10.3390/ . ISSN 1996-1073 en15207515
^ Алабд Мохамед, Салем; Наваб Карими, Мунавар (01 ноября 2019 г.). «Моделирование системы поглощения паров бромида лития-воды (LiBr-H2O) (VAS) с питанием от плоского солнечного коллектора (SFPC)» . Серия конференций IOP: Материаловедение и инженерия . 691 (1): 012031. Бибкод : 2019MS&E..691a2031A . дои : 10.1088/1757-899X/691/1/012031 . ISSN 1757-8981 .
^ Кюн, Аннетт (23 октября 2013 г.). Тепловые насосы с термическим приводом для отопления и охлаждения . Университетская пресса Берлинского технического университета. п. 215. ИСБН 978-3-7983-2596-8 .

Внешние ссылки

«Гибридный тепловой насос – Принцип работы» . IndustrialHeatPumps.nl . Проверено 10 июля 2024 г.
«Компрессионный тепловой насос с растворным циклом и хладагентной смесью аммиак-вода» . Институт термодинамики Ганноверского университета Лейбница . Проверено 10 июля 2024 г.
«Осенбрюк 4.0 - Цикл теплового насоса - Гибридный абсорбционно-компрессионный тепловой насос со смесью аммиака и воды в качестве естественной рабочей жидкости» (PDF) . Синтеф . Проверено 11 июля 2024 г.

[1] Хюльтен, Магнус; Бернтссон, Тор (1999). «Цикл сжатия/поглощения – влияние некоторых основных параметров на КПД и сравнение с циклом сжатия» . Международный журнал холодильного оборудования . 22 (2): 91–106. дои : 10.1016/s0140-7007(98)00047-4 . ISSN 0140-7007 .

[swinney2001-2] Суинни, Дж; Джонс, МЫ; Уилсон, Дж. А. (2001). «Новый гибридный абсорбционно-компрессионный холодильный цикл» . Международный журнал холодильного оборудования . 24 (3): 208–219. дои : 10.1016/s0140-7007(00)00025-6 . ISSN 0140-7007 .

[:0-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и WO2006124776A2 , Шифлетт, Марк Брэндон и Ёкодзеки, Акимичи, «Гибридный цикл сжатия-поглощения пара», выпущено 23 ноября 2006 г.

[:1-4] Jump up to: ^а ^б ^с Б, Версланд М.; Х, Квальсвик К.; М, Бантл (2017). «Нестандартная конструкция высокотемпературного компрессионно-абсорбционного теплового насоса» . 7-я конференция по холодильным технологиям с использованием аммиака и CO2. Слушания: Охрид, Северная Македония, 11–13 мая 2017 г. дои : 10.18462/iir.nh3-co2.2017.0040 .

[:2-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Аренс, Марсель Ульрих; Лот, Максимилиан; Толсторебров, Игнат; Хафнер, Армин; Кабелац, Стефан; Ван, Ружу; Эйкевик, Трюгве Магне (19 мая 2021 г.). «Идентификация существующих проблем и будущих тенденций использования абсорбционно-компрессионных тепловых насосов с аммиаком и водой при работе при высоких температурах» . Прикладные науки . 11 (10): 4635. дои : 10.3390/app11104635 . HDL : 11250/2756158 . ISSN 2076-3417 .

[6] Местра Родригес, Альваро Мигель; Валлес, Манель; Буруи, Махмуд; Коронас, Альберто (2003). «Абсорбционно-компрессионный тепловой насос на смесях органических жидкостей для промышленной рекуперации тепла. Характеристики цикла и первые результаты экспериментов» . Материалы семинара Eurotherm 72 : 397–402. ISBN 978-84-931209-8-6 .

[7] «Текущее состояние цикла абсорбции/сжатия... | 1997» . iifiir.org . Проверено 11 июля 2024 г.

[8] Нордтведт, Штейн Руне; Хорнтведт, Бьярн Р.; Эйкефьорд, Ян; Йохансен, Джон (2013). «Гибридный тепловой насос для утилизации отработанного тепла в пищевой промышленности Норвегии» . Тепловые насосы с термическим приводом для отопления и охлаждения . doi : 10.14279/depositonce-4859 .

[:3-9] Jump up to: ^а ^б Руссо, Андреа; Каннелли, Мишель; Росселли, Карло; Сассо, Маурицио (2015). «Термодинамический анализ компрессионно-абсорбционной холодильной системы» . Конференция ASME-ATI-UIT 2015 по теплоэнергетическим системам: производство, хранение, использование и окружающая среда .

[10] «Компрессионный тепловой насос с циклом растворения и хладагентной смесью аммиак-вода – Институт термодинамики – Университет Лейбница, Ганновер» . Ганноверский университет Лейбница . Проверено 10 июля 2024 г.

[11] Б.В., Де Кляйн Энерджи Консалтинг. «Гибридный тепловой насос» . Industrialheatpumps.nl (на голландском языке) . Проверено 10 июля 2024 г.

[12] Кюн, Аннетт (23 октября 2013 г.). Тепловые насосы с термическим приводом для отопления и охлаждения . Университетская пресса Берлинского технического университета. п. 21. ISBN 978-3-7983-2596-8 .

[13] (:Неизвестно) Неизвестно (23 октября 2013 г.). Тепловые насосы с термическим приводом для отопления и охлаждения . п. 19. дои : 10.14279/depositonce-3726 . ISBN 978-3-7983-2596-8 .

[14] ЭЛБИ, Л.; ХОДЖЕТТ, Д.Л. (1990), «Тепловые насосы сжатия-абсорбции» , Тепловые насосы , Elsevier, стр. 21–34, doi : 10.1016/b978-0-08-040193-5.50017-1 , ISBN 978-0-08-040193-5 , получено 9 июля 2024 г.

[15] Сунь, Цзянь, Ву, Кексинь, Ге, Ян, Юнпин (2022). гибридного цикла абсорбционно-сжатия . нового сверхвысокотемпературного « » Анализ : 10.3390/ . ISSN 1996-1073 en15207515

[16] Алабд Мохамед, Салем; Наваб Карими, Мунавар (01 ноября 2019 г.). «Моделирование системы поглощения паров бромида лития-воды (LiBr-H2O) (VAS) с питанием от плоского солнечного коллектора (SFPC)» . Серия конференций IOP: Материаловедение и инженерия . 691 (1): 012031. Бибкод : 2019MS&E..691a2031A . дои : 10.1088/1757-899X/691/1/012031 . ISSN 1757-8981 .

[17] Кюн, Аннетт (23 октября 2013 г.). Тепловые насосы с термическим приводом для отопления и охлаждения . Университетская пресса Берлинского технического университета. п. 215. ИСБН 978-3-7983-2596-8 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

v т и Отопление, вентиляция и кондиционирование
Fundamental concepts	Air changes per hour Bake-out Building envelope Convection Dilution Domestic energy consumption Enthalpy Fluid dynamics Gas compressor Heat pump and refrigeration cycle Heat transfer Humidity Infiltration Latent heat Noise control Outgassing Particulates Psychrometrics Sensible heat Stack effect Thermal comfort Thermal destratification Thermal mass Thermodynamics Vapour pressure of water
Technology	Absorption-compression heat pump Absorption refrigerator Air barrier Air conditioning Antifreeze Automobile air conditioning Autonomous building Building insulation materials Central heating Central solar heating Chilled beam Chilled water Constant air volume (CAV) Coolant Cross ventilation Dedicated outdoor air system (DOAS) Deep water source cooling Demand controlled ventilation (DCV) Displacement ventilation District cooling District heating Electric heating Energy recovery ventilation (ERV) Firestop Forced-air Forced-air gas Free cooling Heat recovery ventilation (HRV) Hybrid heat Hydronics Ice storage air conditioning Kitchen ventilation Mixed-mode ventilation Microgeneration Passive cooling Passive daytime radiative cooling Passive house Passive ventilation Radiant heating and cooling Radiant cooling Radiant heating Radon mitigation Refrigeration Renewable heat Room air distribution Solar air heat Solar combisystem Solar cooling Solar heating Thermal insulation Thermosiphon Underfloor air distribution Underfloor heating Vapor barrier Vapor-compression refrigeration (VCRS) Variable air volume (VAV) Variable refrigerant flow (VRF) Ventilation Water heat recycling
Components	Air conditioner inverter Air door Air filter Air handler Air ionizer Air-mixing plenum Air purifier Air source heat pump Attic fan Automatic balancing valve Back boiler Barrier pipe Blast damper Boiler Centrifugal fan Ceramic heater Chiller Condensate pump Condenser Condensing boiler Convection heater Compressor Cooling tower Damper Dehumidifier Duct Economizer Electrostatic precipitator Evaporative cooler Evaporator Exhaust hood Expansion tank Fan Fan coil unit Fan filter unit Fan heater Fire damper Fireplace Fireplace insert Freeze stat Flue Freon Fume hood Furnace Gas compressor Gas heater Gasoline heater Grease duct Grille Ground-coupled heat exchanger Ground source heat pump Heat exchanger Heat pipe Heat pump Heating film Heating system HEPA High efficiency glandless circulating pump High-pressure cut-off switch Humidifier Infrared heater Inverter compressor Kerosene heater Louver Mechanical room Oil heater Packaged terminal air conditioner Plenum space Pressurisation ductwork Process duct work Radiator Radiator reflector Recuperator Refrigerant Register Reversing valve Run-around coil Sail switch Scroll compressor Solar chimney Solar-assisted heat pump Space heater Smoke canopy Smoke damper Smoke exhaust ductwork Thermal expansion valve Thermal wheel Thermostatic radiator valve Trickle vent Trombe wall TurboSwing Turning vanes Ultra-low particulate air (ULPA) Whole-house fan Windcatcher Wood-burning stove Zone valve
Measurement and control	Air flow meter Aquastat BACnet Blower door Building automation Carbon dioxide sensor Clean air delivery rate (CADR) Control valve Gas detector Home energy monitor Humidistat HVAC control system Infrared thermometer Intelligent buildings LonWorks Minimum efficiency reporting value (MERV) Normal temperature and pressure (NTP) OpenTherm Programmable communicating thermostat Programmable thermostat Psychrometrics Room temperature Smart thermostat Standard temperature and pressure (STP) Thermographic camera Thermostat Thermostatic radiator valve
Professions, trades, and services	Architectural acoustics Architectural engineering Architectural technologist Building services engineering Building information modeling (BIM) Deep energy retrofit Duct cleaning Duct leakage testing Environmental engineering Hydronic balancing Kitchen exhaust cleaning Mechanical engineering Mechanical, electrical, and plumbing Mold growth, assessment, and remediation Refrigerant reclamation Testing, adjusting, balancing
Industry organizations	AHRI AMCA ASHRAE ASTM International BRE BSRIA CIBSE Institute of Refrigeration IIR LEED SMACNA UMC
Health and safety	Indoor air quality (IAQ) Passive smoking Sick building syndrome (SBS) Volatile organic compound (VOC)
See also	ASHRAE Handbook Building science Fireproofing Glossary of HVAC terms Warm Spaces World Refrigeration Day Template:Home automation Template:Solar energy