Sisteme de producere simultana a caldurii si frigului

SISTEME DE PRODUCERE SIMULTANA A CALDURII     SI FRIGULUI

Cele mai rentabile sisteme sunt cele cu efect multiplu, cand alaturi de caldura se produce si frig (sisteme cu dublu efect), sau se produce simultan caldura, frig si energie electrica (trigenerare).

In figura 1 este prezentata schema unei instalatii cu dublu efect, incalzire si racire, instalatia functionand atat ca pompa de caldura, asigurand prepararea apei calde pentru o piscina, cat si ca instalatie frigorifica, realizand gheata pentru un patinoar din vecinatate.

Instalatia de baza este cu absorbtie in solutie apa-amoniac. Formarea ghetii, prin vaporizarea directa a amoniacului in tevile pistei la temperatura de -10 C, reprezinta in acelasi timp izvorul de caldura (se preia fluxul de caldura Ф₀) pentru pompa de caldura.

Apa calda pentru piscina este preparata in trepte, pe baza cedarilor fluxurilor de caldura din condensatorul C (Ф_C), din deflegmatorul DF (Ф_DF) si din absorbitorul A (Ф_A), pe ecartul 30 - 45 C. Pentru asigurarea conditiilor de calitate a apei din piscina s-au prevazut schimbatorul de caldura SC si statia de tratare ST.

Singurele puteri ce trebuie platite sunt cea termica, Ф_F, de alimentare a fierbatorului din generatorul de vapori de amoniac G si cea electrica de alimentare a pompelor de circulatie a solutiei amoniacala, PS si a apei calde, P.

Fig. 1 Instalatie cu dublu efect: incalzirea unei piscine si realizarea ghetii

pentru un patinoar

Coeficientul de performanata al acestei instalatii este deci:

(1)

Reglarea puterii termice si frigorifice a instalatiei, in functie de necesar, se realizeaza prin cazanul termic CT, care asigura incalzirea suplimentara a apei prin fluxul de caldura Ф_CT si prin turnul de racire TR, in care se cedeaza mediului surplusul de caldura Ф_TR din circuitul apei calde.

O schema de producere simultana de caldura, frig si energie electrica (trigenerare) este prezentata in figura 2. Sunt cuplate trei instalatii:

- o instalatie ce parcurge un ciclu de forta Clausius Rankine CKR, care produce energie electrica prin turbina T si energie termica in condensatorul C₃, capabila sa incalzeasca un circuit de apa de temperatura ridicata utilizat pentru incalzire (50/7090 C) si consum menajer (25/6065 C);

- o instalatie frigorifica cu comprimare mecanica IFCM, care realizeaza o temperatura negativa (pentru un depozit alimentar, produs gheata sau realizarea unor procese tehnologice). Compresorul K este alimentat cu energia electrica produsa de

turbina instalatiei de forta, iar condensatorul C₁ cedeaza caldura unui circuit de apa calda de joasa temperatura utilizat la incalzire (30/50 C) si pentru consum menajer (25/4550 C);

- o instalatie frigorifica cu absorbtie IFA, in solutie de bromura de Litiu-apa, care realizeaza temperatura solicitata de un sistem de climatizare a aerului. Fierbatorul F este alimentat cu aburul destins in turbina T a instalatiei de forta, iar in condensatorul C₂ si absorbitorul A se incalzeste apa din circuitul de incalzire si de consum menajer de joasa temperatura.

Realizarea apei calde si a frigului la temperaturi diferite permite racordarea la mai multi consumatori, deci o utilizare cat mai continua a sistemului.

Sistemul este deosebit de flexibil, cand nu este necesara functionarea unei instalatii frigorifice, se produce energie electrica suplimentara pentru sistemul energetic national SEN. In plus, se poate realiza o incalzire suplimentara a apei in schimbatorul de caldura SC, pe baza caldurii recuperate de la gazele arse rezultate din centrala termica CT a instalatiei de forta, sau se poate ceda surplusul de caldura catre mediu prin turnul de racire TR.

Fig. 2. Sistem de trigenerare (producere simultana de energie electrica, caldura si frig).