Презентация "Тепловые насосы" (10 класс) по физике – проект, доклад

Тепловые насосы

Гимназия №363 Фрунзенского района

Выполнила: ученица 10А класса Стрельникова Татьяна Руководитель: учитель физики Орлова О.В.

Санкт-Петербург 2011

Тепловые насосы могут уменьшить глобальные выбросы углекислого газа на планете на 8%! Эквивалентом 8%-го сокращения глобального выброса углерода являются:

посадка 50 миллионов гектаров леса,

сокращение количества машин на дорогах на 52 миллиона единиц,

сокращение потребления бензина на 780 миллионов тонн ежегодно

ликвидация угольной паровой турбины мощностью 244 ГВт, работающей 8400 часов в год,

Источник: Renewable energy for a cleaner future

Цель работы:

Изучить принцип работы теплового насоса

Задачи:

1.рассмотреть физические основы работы теплового насоса; 2.описать принцип действия теплового насоса; 3.классифицировать источники энергии для тепловых насосов; 4.определить производительность и кпд теплового насоса; 5.найти преимущества и недостатки данного устройства; 6.определитьгеографию применения тепловых насосов за рубежом и в нашей стране;

Физические основы работы теплового насоса

Полтора века назад британский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин ) придумал устройство под названием «умножитель тепла» - тепловой насос, основанное на следующих физических явлениях: вещество затрачивает энергию при испарении и отдаёт энергию при конденсации, температура кипения вещества изменяется вместе с давлением.

Опытные обоснования

1. Поглощение тепла при испарении

2. Выделение тепла при конденсации

Тепловой насос работает по принципу цикла Карно, впервые описанном еще в 1824 году

Q1=Q2+A

Состав теплового насоса

Тепловой насос состоит из 4 основных аппаратов: 1. Испаритель 2. Конденсатор 3. Компрессор (повышение давления и температуры фреона) 4. Дроссельный клапан (понижение давления и температуры фреона)

Испаритель и конденсатор – это теплообменники. Рабочее вещество для тепловых насосов то же, что и для холодильников – хладагент (фреон).

Виды тепловых насосов

Источником низко потенциального тепла может служить грунт, грунтовые воды, артезианская скважина, скальная порода, озеро, река, море, океан и даже канализационные стоки или выход тёплого воздуха из системы вентиляции какого-либо промышленного предприятия.

Схема теплового насоса

Принцип работы теплового насоса

Принцип работы теплового насоса основан на том, что хладагент испаряется в камере с низким давлением и температурой и конденсируется в камере с высоким давлением и температурой, осуществляя, таким образом, перенос энергии (тепла) от холодного тела к нагретому, то есть в направлении, в котором самопроизвольный теплообмен невозможен.

Коэффициентом преобразования теплоты – КПТ

Соотношение вырабатываемой тепловой энергии и потребляемой электрической называется коэффициентом преобразования теплоты – КПТ, и служит показателем эффективности теплового насоса.

Тепловой насос способен «накачать» в помещение (в процентах от затраченной электроэнергии для работы компрессора) от 200 % до 600 % низко-потенциальной тепловой энергии.

При производстве тепла, тепловой насос 75 % энергии получает из окружающей среды. Таким образом, при использовании теплового насоса мы платим только за те 25% энергии, которые необходимы для работы компрессора. А остальная энергия достается нам бесплатно.

Преимущества и недостатки тепловых насосов

География использования

-в США ежегодно производится около 1 млн. тепловых насосов, которые устанавливаются в новых зданиях или заменяют собой старую отопительную систему, причем при строительстве новых общественных зданий используются исключительно тепловые насосы. Эта норма была закреплена Федеральным законодательством США. -в Швеции 70% тепла обеспечивается тепловыми насосами; -в Швейцарии эксплуатируется свыше 60000 тепловых насосов -в Германии предусмотрена дотация государства на установку тепловых насосов;

По прогнозам Мирового Энергетического Комитета, к 2020 году в развитых странах мира теплоснабжение с использованием тепловых насосов составит 75%.

Тепловой насос в России

Поселок Рощино Лен.обл.

Поселок Комарово Лен.обл.

Поселок Грузино Лен.обл.

г.Токсово Лен.обл.

Поселок Солнечное Лен.обл.

Коллекторная группа первичного контура

Выходные ПНД-трубы первичного контура, уложенного на дно непромерзающего водоема

Г.Выборг

Источник тепла – непромерзающий водоем (озеро)

Г.Железнодорожный Московская обл.

источник тепла – земляной коллектор длиной 200 м, расположенный по периметру участка, и глубиной залегания 1.8-2.0 м;

Школа №3, г. Коломна

год постройки – 1903, находится в особо охраняемой зоне – территории Коломенского Кремля

источник тепла – две артезианские скважины

Источник: http:/www.rst-kolomna.ru/ http://www.spb-balteks.ru

Сегодня использование низко потенциальной энергии земли, воды, воздуха - это один из наиболее эффективнейших способов снизить уровень теплового загрязнения планеты Земля и предоставить людям эффективную и экономичную альтернативу традиционным системам жизнеобеспечения.