Альтернативная энергетика, Тепловые и энергетические установки Опции

[p.svetlanov]

Локальные теплосети и теплохладоснабжение установки
на атмосферной энергии

2. Тип проекта
Научно-исследовательская работа.
Согласно «Приоритетным направлениям развития науки и техники», утвержденным 21.07.1996 г. № 2727п-П8, и «Критическим технологиям федерального уровня», утвержденным 21.07.1996 г. № 2728п-П8, заявляемый проект относится к приоритетному направлению «Экология и рациональное природопользование» и «Технологиям обеспечения безопасности продукции, производств и объектов», «Технологиям неистощимого природопользования», «Технологиям реабилитации окружающей среды от техногенных воздействий».
Согласно «Приоритетным направлениям фундаментальных и прикладных научных исследований Ульяновской области на период 2001-2006 годы», утвержденным Постановлением Главы администрации Ульяновской области от 17.08.2000 № 137, проект относится к разделу «Экология», направлению 19 «Совершенствование экологической безопасности Ульяновской области».

3. Экологические проблемы, которые будут решены в ходе реализации данного проекта
Для успешной борьбы с глобальным потеплением и тепловым загрязнением необходимо заменить генерацию тепла, возникающую в результате сжигания природных запасов химического и ядерного топлива, на искусственное разделение тепловых потоков и выделением тепла из окружающей среды.
Это не нарушит природный баланс тепла и позволит более экономично использовать тепловые запасы для получения физически более ценных, чем тепловая, видов энергии, например, электрической и механической.
Практическое получение этих видов энергии из тепловой энергии топлива всегда имеет коэффициент полезного действия (КПД) меньше единицы, тогда как механическую энергию или работу можно преобразовать в тепло с КПД или с коэффициентом теплохладоэффективности значительно больше единицы. Технически эта проблема решается при помощи различных видов тепловых насосов, многие из которых не удовлетворяют современным требованиям экологической безопасности. Об этом, в частности, говорится в Постановлении № 2037\2000 от 29.06.2000 г. Европейского парламента и Совета, которое запрещает использовать ядовитые теплоносители и хладагенты на основе фреонов, аммиака и т.п.
На сегодняшний день в развитых странах Европы и Америки 35\50% теплоснабжения жилья и производственных помещений обеспечивается за счет тепловых насосов (ТН), которые работают с использованием ядовитых теплоносителей и которые несут постоянную экологическую угрозу окружающей среде и озоновому слою земли.
К тому же эти ТН, в основном, используют потенциально низкое тепло водной среды: рек, озер и сточных вод, которые доступны не для всех локальных теплосетей и безводных регионов.
В связи с вышеизложенным, встает необходимость разработки универсального способа использования кинетической и тепловой энергии общедоступного атмосферного воздуха на основе ТН с теплоносителем и хладагентом из смеси атмосферного воздуха с нейтральной жидкостью, например, водой или маслом.
Реализация такого направления обеспечит простой и экологически безопасный доступ к, практически, неограниченному источнику атмосферной энергии и коммерческую конкурентоспособность таких теплонасосных установок и локальных теплосетей на их основе.

4. Цель и обоснование проекта
Для практической реализации данного проекта необходимо достижение трех основных целей.
Во-первых, создать высокоэффективные устройства преобразования кинетической энергии атмосферного воздуха в механическую работу привода теплового насоса.
Во-вторых, разработать простые и дешевые теплонасосные установки, использующие атмосферный воздух в качестве потенциально низкого источника тепла и хладагента.
В-третьих, спроектировать соответствующие локальные теплосети, совместимые с традиционными системами водяного централизованного теплоснабжения и электроснабжения для их резервного использования на аварийных и пиковых режимах.
Достижение первой цели неразрывно связано с совершенствованием ветродвигателей, допускающих размещение источника полезной нагрузки непосредственно на земле у основания мачты, а не на верхней ее части, как это сделано у существующих пропеллерных ветродвигателей.
Вторая цель связана с разработкой тепловых насосов на основе двухфазных аналогов сжимаемой жидкости без громоздких теплообменников поверхностного типа и отдельных испарителей – конденсаторов, которые способны реализовать высокоэффективные термодинамические циклы при минимальной металлоемкости и себестоимости.
Реализация третьей цели связана не только с решением технических задач учета тепловой энергии от локальных и централизованных систем теплоснабжения существующим объектов жилого и производственного назначения, но и созданием соответствующей законодательной базы, тарифов и банковских инвестиций в новые системы индивидуального теплоснабжения, которые должны дополнять, а не конкурировать с существующими системами отопления и горячего водоснабжения.
В соответствии с постановленными целями необходимо провести комплекс научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию вертикальных роторных ветродвигателей с аэродинамическими характеристиками и КПД равным их пропеллерным аналогам (0,8-0,9), а также модернизованы существующие пропеллерные ветродвигатели для их использования с наземной нагрузкой в качестве теплового насоса.
Для этого необходимо реализовать принцип активинзорного редуктора, обеспечивающего независимость координат вращения пропеллера, его азимутальному повороту по направлению ветра и углом поворота выходного вала.
Кроме того, необходимо согласовать характеристики ветродвигателя с ветроэнергетическим потенциалом, конкретного региона с различной розой ветров и их статическим распределением по скоростям.
Как показали предварительные исследования, для российских условий требуется создание новых пропеллеров на основе невинтовых поверхностей.
В рамках выполнения проекта будут проверены теоретические и экспериментальные исследования вводно-воздушных тепловых насосов с треугольным термодинамическим циклом на основе двухфазных аналогов сжимаемой жидкости для отработки оптимальных режимов теплопередачи и технической совместимости с существующими системами отопления и горячего водоснабжения, а также апробация циркуляционных насосов, использующих тепловой, а не механический или электрический привод, что весьма актуально и для существующих систем газового отопления, не зависящего от наличия и стабильности электроснабжения.
Вся технология поддерживается и защищена пятью патентами.
Данный проект прошел по конкурсу министерства Науки и Промышленности. “Разработка и внедрение конкурентно способных электросберегающих технологий” http://www.idealsoilfund.ru/

Эскизы прикрепленных изображений

 

[xerospace]

FORE