варианты разработки

насос тепловой
Машина, позволяющая осуществлять передачу тепла от менее нагретого тела к более нагретому за счёт затраты механической энергии; основным видом Н.Т. являются холодильные машины, используемые как для отопления помещений путём подачи в них тепла, принятого от какого-либо источника, так и для охлаждения воздуха в помещениях путём отвода тепла
[Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)]

Тематики

• холодильная техника

EN

• heat pump

DE

• Wärmepumpe

FR

• pompe à chaleur
• thermopompe

тепловой насос
Устройство для производства тепла с использованием обратного термодинамического цикла.
[ ГОСТ 26691-85]

тепловой насос
Устройство или установка, извлекающая тепло при низкой температуре воздуха, воды или земли и подающее это тепло в здание.
[ДИРЕКТИВА 2002/91/ЕС ЕВРОПЕЙСКОГО ПАРЛАМЕТА И СОВЕТА от 16 декабря 2002 г. по энергетическим характеристикам зданий]

EN

heat pump
thermodynamic heating/refrigerating system to transfer heat. The condenser and evaporator may change roles to transfer heat in either direction. By receiving the flow of air or other fluid, a heat pump is used to cool or heat.
[ASHRAE Terminology of Heating, Ventilating, Air Conditioning, and Refrigeration]

Тепловые насосы известны давно и считаются изделием эффективным, надежным, срок службы которого никак не меньше, а иногда и больше, чем у другого вентиляционно-отопительного оборудования. Их уже всерьез рассматривают в качестве следующего шага на пути развития отопления, все более ориентирующегося на требования окружающей среды. Несмотря на то что в Европе они достаточно широко применяются, остаются еще широкие возможности для их распространения как в новом строительстве, так и в реконструируемом жилом фонде на смену традиционным отопительным котлам. В данной статье мы хотели бы рассмотреть подробнее, что же такое тепловой насос, каковы его потребительские свойства, сферы применения и возможные перспективы роста спроса.

Некоторое время назад тепловой насос представлялся главным образом как агрегат или некая система, предназначенная в первую очередь для кондиционирования воздуха, способная также обеспечить определенную отопительную мощность, в большей или меньшей степени удовлетворяющую потребности в тепле в межсезонный период. На самом деле характеристики этого оборудования стремительно меняются, и уже во многих странах Европы тепловой насос сменил, что называется, «ориентацию»: первым делом потребности в тепле, а охлаждение – потом. Больше того, зачастую тепловой насос уже используется только для отопления.

Такая смена потребительской ориентации обусловлена произошедшей за последние два десятилетия трансформацией подходов западного мира:

• озабоченностью качеством воздуха, необходимостью решения проблемы парникового эффекта, создаваемого отопительными системами;

• поиском альтернативных экологических решений на смену традиционному отоплению посредством сжигания ископаемого топлива;

• повышением эффективности и надежности тепловых насосов вследствие эволюции рефрижераторных технологий, разработки новых спиральных компрессоров и пр.;

• уменьшением вредного воздействия рефрижераторных систем на среду вследствие разработки новых хладагентов HFC.

Первые два фактора в наибольшей степени способствовали росту внимания к использованию альтернативных источников энергии, в частности, солнечной. Однако, несмотря на многообещающие результаты, альтернативные источники энергии пока еще не вышли на уровень оптимального соответствия ожиданиям массового потребителя.

Такое негласное приятие тепловых насосов, не требующее масштабных кампаний по ознакомлению с системой широкой публики, полагаем, есть наилучшее подтверждение того, что сама система вполне приемлема для потребителя и может получить дальнейшее распространение, включая такие применения, где до сих пор она вряд ли предполагалась.
 

Категории, виды и функции тепловых насосов

Существуют самые разные варианты классификации тепловых насосов. Здесь мы ограничимся делением систем по их оперативным функциям на четыре основных категории:

• Тепловые насосы только для отопления, применяемые для обеспечения комфортной температуры в помещении и/или приготовления горячей санитарной воды.

Существует обширное поле деятельности по замене котлов низкотемпературных отопительных систем на основе теплоизлучающих полов или стеновых панелей либо вентиляционно-конвекторными, либо тепловентиляционными установками. Перспективы замены чрезвычайно интересны, поскольку существующий административно-жилой фонд, как правило, испытывает определенные проблемы с дымоотводами и дымоходами и проблемы безопасности в целом.

Тепловой насос, который в принципе не имеет таких проблем, представляется в этих случаях идеальным вариантом замены.

• Тепловые насосы отопительные и холодильные, применяемые для кондиционирования помещений в течение всего года.

Наиболее распространенными являются реверсивные аппараты класса «воздух-воздух». Тепловые насосы средней и большой мощности для сооружений сферы обслуживания используют гидравлические контуры для распределения тепла и холода и при этом могут обеспечивать оба рабочих режима одновременно.

• Интегрированные системы на основе тепловых насосов, обеспечивающие отопление помещений, охлаждение, приготовление горячей санитарной воды и иногда утилизацию отводимого воздуха.

Подогрев воды может осуществляться либо отбором тепла перегрева подаваемого газа с компрессора, либо комбинацией отбора тепла перегрева и использования регенерированного тепла конденсатора.

Использование только отбора тепла перегрева целесообразно, когда требуется только отопление помещений.

Тепловые насосы, предназначенные исключительно для приготовления горячей санитарной воды, зачастую в качестве источника тепла используют воздух среды, но равным образом могут использовать и отводимый воздух.

Тепловые насосы бывают как моновалентные, так и бивалентные.

Различие между двумя видами состоит в том, что моновалентные насосы рассчитаны таким образом, чтобы полностью покрывать годичную потребность в отоплении и охлаждении.

Напротив, б ивалентные тепловые насосы рассчитаны, чтобы полностью покрыть потребность в охлаждении и только в объеме от 20 до 60% тепловую нагрузку зимнего периода и от 50 до 95% сезонной отопительной потребности.

У бивалентных тепловых насосов пиковая нагрузка покрывается за счет дополнительных источников отопления, чаще всего газовых или жидко-топливных котлов.

В жилом фонде в странах Южной Европы тепловые насосы зачастую относятся к классу реверсивные «воздух-воздух» (главным образом, разводные либо моноблок, при этом и те, и другие с прямой подачей воздуха).

Справедливости ради надо сказать, что постепенно ширится предложение тепловых насосов класса реверсивные «воздух-вода», чаще всего поставляемых в комплекте с расширительным баком и насосным агрегатом.

По отдельному заказу поставляется накопительный резервуар. Такие насосы можно врезать непосредственно в существующие водопроводные системы, обеспечивающие отопление посредством теплых полов или стеновых панелей, взамен отопительных котлов.

В новостройках тепловые насосы класса «воздух-воздух» отлично сочетаются с вентиляционно-конвекторными системами при работе и в летний, и в зимний периоды.

В Германии и других странах Северной Европы только для отопления распространены тепловые насосы, которые используют тепло, содержащееся в грунте. Диапазон тепловой мощности разработанных моделей самый широкий – от 5 до 70 кВт. В торгово-административных зданиях системы на основе тепловых насосов могут быть с централизованным распределением воздуха либо с приготовлением горячей/холодной воды, распределяемой по одному или нескольким водопроводным контурам.

При наличии нескольких отдельных зон обслуживания для обеспечения индивидуальной «участковой» климатизации в здании устанавливается соответствующее число тепловых насосов.

[ http://rusnanoclimate.com/ru/articles/otoplenie/401.html]

Тематики

• теплоэнергетика в целом
• холодильная техника
• энергосбережение

EN

• heat pump
• thermal pump

тепловой насос
Устройство для производства тепла с использованием обратного термодинамического цикла.
[ ГОСТ 26691-85]

тепловой насос
Устройство или установка, извлекающая тепло при низкой температуре воздуха, воды или земли и подающее это тепло в здание.
[ДИРЕКТИВА 2002/91/ЕС ЕВРОПЕЙСКОГО ПАРЛАМЕТА И СОВЕТА от 16 декабря 2002 г. по энергетическим характеристикам зданий]

EN

heat pump
thermodynamic heating/refrigerating system to transfer heat. The condenser and evaporator may change roles to transfer heat in either direction. By receiving the flow of air or other fluid, a heat pump is used to cool or heat.
[ASHRAE Terminology of Heating, Ventilating, Air Conditioning, and Refrigeration]

Тепловые насосы известны давно и считаются изделием эффективным, надежным, срок службы которого никак не меньше, а иногда и больше, чем у другого вентиляционно-отопительного оборудования. Их уже всерьез рассматривают в качестве следующего шага на пути развития отопления, все более ориентирующегося на требования окружающей среды. Несмотря на то что в Европе они достаточно широко применяются, остаются еще широкие возможности для их распространения как в новом строительстве, так и в реконструируемом жилом фонде на смену традиционным отопительным котлам. В данной статье мы хотели бы рассмотреть подробнее, что же такое тепловой насос, каковы его потребительские свойства, сферы применения и возможные перспективы роста спроса.

Некоторое время назад тепловой насос представлялся главным образом как агрегат или некая система, предназначенная в первую очередь для кондиционирования воздуха, способная также обеспечить определенную отопительную мощность, в большей или меньшей степени удовлетворяющую потребности в тепле в межсезонный период. На самом деле характеристики этого оборудования стремительно меняются, и уже во многих странах Европы тепловой насос сменил, что называется, «ориентацию»: первым делом потребности в тепле, а охлаждение – потом. Больше того, зачастую тепловой насос уже используется только для отопления.

Такая смена потребительской ориентации обусловлена произошедшей за последние два десятилетия трансформацией подходов западного мира:

• озабоченностью качеством воздуха, необходимостью решения проблемы парникового эффекта, создаваемого отопительными системами;

• поиском альтернативных экологических решений на смену традиционному отоплению посредством сжигания ископаемого топлива;

• повышением эффективности и надежности тепловых насосов вследствие эволюции рефрижераторных технологий, разработки новых спиральных компрессоров и пр.;

• уменьшением вредного воздействия рефрижераторных систем на среду вследствие разработки новых хладагентов HFC.

Первые два фактора в наибольшей степени способствовали росту внимания к использованию альтернативных источников энергии, в частности, солнечной. Однако, несмотря на многообещающие результаты, альтернативные источники энергии пока еще не вышли на уровень оптимального соответствия ожиданиям массового потребителя.

Такое негласное приятие тепловых насосов, не требующее масштабных кампаний по ознакомлению с системой широкой публики, полагаем, есть наилучшее подтверждение того, что сама система вполне приемлема для потребителя и может получить дальнейшее распространение, включая такие применения, где до сих пор она вряд ли предполагалась.
 

Категории, виды и функции тепловых насосов

Существуют самые разные варианты классификации тепловых насосов. Здесь мы ограничимся делением систем по их оперативным функциям на четыре основных категории:

• Тепловые насосы только для отопления, применяемые для обеспечения комфортной температуры в помещении и/или приготовления горячей санитарной воды.

Существует обширное поле деятельности по замене котлов низкотемпературных отопительных систем на основе теплоизлучающих полов или стеновых панелей либо вентиляционно-конвекторными, либо тепловентиляционными установками. Перспективы замены чрезвычайно интересны, поскольку существующий административно-жилой фонд, как правило, испытывает определенные проблемы с дымоотводами и дымоходами и проблемы безопасности в целом.

Тепловой насос, который в принципе не имеет таких проблем, представляется в этих случаях идеальным вариантом замены.

• Тепловые насосы отопительные и холодильные, применяемые для кондиционирования помещений в течение всего года.

Наиболее распространенными являются реверсивные аппараты класса «воздух-воздух». Тепловые насосы средней и большой мощности для сооружений сферы обслуживания используют гидравлические контуры для распределения тепла и холода и при этом могут обеспечивать оба рабочих режима одновременно.

• Интегрированные системы на основе тепловых насосов, обеспечивающие отопление помещений, охлаждение, приготовление горячей санитарной воды и иногда утилизацию отводимого воздуха.

Подогрев воды может осуществляться либо отбором тепла перегрева подаваемого газа с компрессора, либо комбинацией отбора тепла перегрева и использования регенерированного тепла конденсатора.

Использование только отбора тепла перегрева целесообразно, когда требуется только отопление помещений.

Тепловые насосы, предназначенные исключительно для приготовления горячей санитарной воды, зачастую в качестве источника тепла используют воздух среды, но равным образом могут использовать и отводимый воздух.

Тепловые насосы бывают как моновалентные, так и бивалентные.

Различие между двумя видами состоит в том, что моновалентные насосы рассчитаны таким образом, чтобы полностью покрывать годичную потребность в отоплении и охлаждении.

Напротив, б ивалентные тепловые насосы рассчитаны, чтобы полностью покрыть потребность в охлаждении и только в объеме от 20 до 60% тепловую нагрузку зимнего периода и от 50 до 95% сезонной отопительной потребности.

У бивалентных тепловых насосов пиковая нагрузка покрывается за счет дополнительных источников отопления, чаще всего газовых или жидко-топливных котлов.

В жилом фонде в странах Южной Европы тепловые насосы зачастую относятся к классу реверсивные «воздух-воздух» (главным образом, разводные либо моноблок, при этом и те, и другие с прямой подачей воздуха).

Справедливости ради надо сказать, что постепенно ширится предложение тепловых насосов класса реверсивные «воздух-вода», чаще всего поставляемых в комплекте с расширительным баком и насосным агрегатом.

По отдельному заказу поставляется накопительный резервуар. Такие насосы можно врезать непосредственно в существующие водопроводные системы, обеспечивающие отопление посредством теплых полов или стеновых панелей, взамен отопительных котлов.

В новостройках тепловые насосы класса «воздух-воздух» отлично сочетаются с вентиляционно-конвекторными системами при работе и в летний, и в зимний периоды.

В Германии и других странах Северной Европы только для отопления распространены тепловые насосы, которые используют тепло, содержащееся в грунте. Диапазон тепловой мощности разработанных моделей самый широкий – от 5 до 70 кВт. В торгово-административных зданиях системы на основе тепловых насосов могут быть с централизованным распределением воздуха либо с приготовлением горячей/холодной воды, распределяемой по одному или нескольким водопроводным контурам.

При наличии нескольких отдельных зон обслуживания для обеспечения индивидуальной «участковой» климатизации в здании устанавливается соответствующее число тепловых насосов.

[ http://rusnanoclimate.com/ru/articles/otoplenie/401.html]

Тематики

• теплоэнергетика в целом
• холодильная техника
• энергосбережение

EN

• heat pump
• thermal pump

MIPS, as an open standard processor architecture, is the equivalent of Linux in the operating system world (Tom Riordan). — MIPS как открытая стандартная процессорная архитектура представляет собой то же самое, что Linux в мире операционных систем

кабель с каналом в токоведущей жиле
—
[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.]

кабель с центральным маслопроводящим каналом
кабель в собственной оболочке
Кабель, в котором создающая давление жидкость находится в пределах металлической оболочки, наложенной в процессе изготовления
[СТ МЭК 50(461)-84]
[ Источник]

Искусственное охлаждение маслонаполненных кабелей с центральным маслопроводящим каналом

Для преодоления жестких ограничений по токовой нагрузочной способности кабелей, проложенных в земле, может применяться искусственное охлаждение кабелей.
Возможны следующие варианты искусственного охлаждения:

• внешнее охлаждение с помощью труб. При этом обеспечивается протекание воды по пластмассовым трубам, проложенным вблизи от кабеля. Общее термическое сопротивление кабеля в схеме замещения шунтируется термическим сопротивлением между кабелем и охлаждающей водой. Температура воды увеличивается при движении по трубам, и, таким образом, имеется ограничение по длине кабеля, который может быть охлажден таким способом. Эффективное термическое  coпpотивление содержит составляющие: сопротивление грунта между кабелем и трубами, сопротивление стенки трубы, термическое сопротивление между кабелем и охлаждающей водой и термическое сопротивление самого кабеля. Такая система искусственного охлаждения относительно проста и имеет ряд преимуществ по механическим характеристикам для кабелей, проложенных непосредственно в земле. Охлаждение длинных КЛ производится путем применения труб охлаждения большого диаметра, например диаметром 150 мм. Такие трубы должны быть гибкими и должны иметь армированные стенки с тем, чтобы выдерживать давление почвы в том случае, когда они не заполнены водой под давлением;

Внешнее охлаждение кабелей с помощью трубс водой (обозначены прямой и обратный потоки воды)

Т - трубы с водой;
К - кабель;
1 - обратный трубопровод;
2 - прямой трубопровод

• поверхностное охлаждение.
  Система более интенсивного водяного охлаждения, чем при использовании труб внешнего охлаждения, выполнена следующим образом. Кабель размещается в жесткой пластмассовой трубе диаметром около 250 мм, применяется принудительная циркуляция воды через трубу. Такой способ искусственного охлаждения дороже, чем предыдущий, но при этом для кабеля с жилой 2000 мм2 можно достичь токовой нагрузки свыше 3200 А.
  

Способ поверхностного искусственного охлаждения также известен как способ непосредственного охлаждения оболочки (в отличие от внешнего охлаждения с помощью труб). При непосредственном охлаждении кабелей возникают проблемы, связанные с возможным перемещением кабелей в трубопроводе из-за электромеханических усилий. Из-за значительной стоимости схем поверхностного охлаждения схема внешнего охлаждения является более предпочтительной, и установки поверхностного непосредственного охлаждения пpименяются лишь в тех случаях, когда требуемая нагрузочная способность кабелей не может быть достигнута другим способом. Дополнительные проблемы в схемах поверхностного искусственного охлаждения связаны с высокой температурой в среднем сечении соединительных муфт, которые имеют повышенные термические сопротивления изоляции. Для схем естественного охлаждения кабелей обычно такой проблемы не возникает, так как имеется возможность увеличить расстояние между опорами муфт. При температуре жилы кабеля 85° С, несмотря на принятые меры, температура в соединительных муфтах может быть значительно выше;

 Поверхностное или непосредственное искусственное охлаждение кабелей, проложенных в трубах

• внутреннее охлаждение.
  При этом циркуляция охлаждающей жидкости обеспечивается в каждой жиле кабеля. Охлаждающей жидкостью может быть: изоляционное масло, которое является частью масла в бумажно-масляной изоляции кабеля, вода, которая имеет большую способность поглощать теплоту, чем масло. Однако вода должна быть включена в водонепроницаемые трубки внутри канала в жиле кабеля, как показано на рисунке
  

Поперечное сечение кабеля на напряжение 110 кВ с внутренним водяным охла ждением:

1 - канал для воды диаметром d;
2 - водонепроницаемая трубка;
3 - токопроводящая жила диаметром dж, скрученная из отдельных проволок;
4 - полупроводящая бумага;
5 - изоляция;
6 - экранирующие ленты;
7 - гофрированная алюминиевая оболочка;
8 - антикоррозийная защита;
9 - оболочка из поливинилхлорида

 Такую схему можно применить для кабелей со сплошной экструдированной изоляцией, которые применяются для соединения генераторов при относительно низком напряжении. Напряжение на охлаждающей жидкости должно снижаться до потенциала земли прежде, чем она попадет в перекачивающий насос. В схемах с водяным охлаждением применяют специальные концевые устройства для кабелей, внутри которых охлаждающая жидкость протекает через спиральный канал, обеспечивающий необходимую электрическую изоляцию при рабочем напряжении КЛ. Электрическое сопротивление воды снижается в процессе эксплуатации; опыт показывает, что удельное электрическое сопротивление rв = 200 кОм см является приемлемым. Поэтому для кабелей с внутренним искусственным охлаждением требуется применение регенерирующих установок,  которые  повышают  rв до 200 кОм см  при уменьшении сопротивления до 20 кОм см. Высокое значение rв является существенным для сохранения активных потерь в столбе воды на требуемом уровне. Основное преимущество системы внутреннего искусственного охлаждения заключается в том, что она позволяет удалять теплоту непосредственно от главного источника - жилы кабеля. С другой стороны, возможный объемный расход охлаждающей жидкости ограничивается размером канала в жиле кабеля, а повышение  температуры жидкости на определенной длине кабеля будет значительным.

Можно использовать фторорганические жидкости для охлаждения по каналу жилы кабеля, например фреон - 12. Жидкий хладагент абсорбирует теплоту, испаряется и поступает в теплообменник. Этот способ находится еще в стадии разработки, и необходимость в таких схемах для кабелей пока еще определяется. Преимуществом такого испарительного охлаждения является установление естественного конвективного потока жидкости; при этом не требуются насосы.

[ http://www.eti.su/articles/kabel-i-provod/kabel-i-provod_600.html]

Тематики

• электротехника, основные понятия

EN

• self contained cable
• self-contained cable
• self-contained pressure cable

кабель с каналом в токоведущей жиле
—
[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.]

кабель с центральным маслопроводящим каналом
кабель в собственной оболочке
Кабель, в котором создающая давление жидкость находится в пределах металлической оболочки, наложенной в процессе изготовления
[СТ МЭК 50(461)-84]
[ Источник]

Искусственное охлаждение маслонаполненных кабелей с центральным маслопроводящим каналом

Для преодоления жестких ограничений по токовой нагрузочной способности кабелей, проложенных в земле, может применяться искусственное охлаждение кабелей.
Возможны следующие варианты искусственного охлаждения:

• внешнее охлаждение с помощью труб. При этом обеспечивается протекание воды по пластмассовым трубам, проложенным вблизи от кабеля. Общее термическое сопротивление кабеля в схеме замещения шунтируется термическим сопротивлением между кабелем и охлаждающей водой. Температура воды увеличивается при движении по трубам, и, таким образом, имеется ограничение по длине кабеля, который может быть охлажден таким способом. Эффективное термическое  coпpотивление содержит составляющие: сопротивление грунта между кабелем и трубами, сопротивление стенки трубы, термическое сопротивление между кабелем и охлаждающей водой и термическое сопротивление самого кабеля. Такая система искусственного охлаждения относительно проста и имеет ряд преимуществ по механическим характеристикам для кабелей, проложенных непосредственно в земле. Охлаждение длинных КЛ производится путем применения труб охлаждения большого диаметра, например диаметром 150 мм. Такие трубы должны быть гибкими и должны иметь армированные стенки с тем, чтобы выдерживать давление почвы в том случае, когда они не заполнены водой под давлением;

Внешнее охлаждение кабелей с помощью трубс водой (обозначены прямой и обратный потоки воды)

Т - трубы с водой;
К - кабель;
1 - обратный трубопровод;
2 - прямой трубопровод

• поверхностное охлаждение.
  Система более интенсивного водяного охлаждения, чем при использовании труб внешнего охлаждения, выполнена следующим образом. Кабель размещается в жесткой пластмассовой трубе диаметром около 250 мм, применяется принудительная циркуляция воды через трубу. Такой способ искусственного охлаждения дороже, чем предыдущий, но при этом для кабеля с жилой 2000 мм2 можно достичь токовой нагрузки свыше 3200 А.
  

Способ поверхностного искусственного охлаждения также известен как способ непосредственного охлаждения оболочки (в отличие от внешнего охлаждения с помощью труб). При непосредственном охлаждении кабелей возникают проблемы, связанные с возможным перемещением кабелей в трубопроводе из-за электромеханических усилий. Из-за значительной стоимости схем поверхностного охлаждения схема внешнего охлаждения является более предпочтительной, и установки поверхностного непосредственного охлаждения пpименяются лишь в тех случаях, когда требуемая нагрузочная способность кабелей не может быть достигнута другим способом. Дополнительные проблемы в схемах поверхностного искусственного охлаждения связаны с высокой температурой в среднем сечении соединительных муфт, которые имеют повышенные термические сопротивления изоляции. Для схем естественного охлаждения кабелей обычно такой проблемы не возникает, так как имеется возможность увеличить расстояние между опорами муфт. При температуре жилы кабеля 85° С, несмотря на принятые меры, температура в соединительных муфтах может быть значительно выше;

 Поверхностное или непосредственное искусственное охлаждение кабелей, проложенных в трубах

• внутреннее охлаждение.
  При этом циркуляция охлаждающей жидкости обеспечивается в каждой жиле кабеля. Охлаждающей жидкостью может быть: изоляционное масло, которое является частью масла в бумажно-масляной изоляции кабеля, вода, которая имеет большую способность поглощать теплоту, чем масло. Однако вода должна быть включена в водонепроницаемые трубки внутри канала в жиле кабеля, как показано на рисунке
  

Поперечное сечение кабеля на напряжение 110 кВ с внутренним водяным охла ждением:

1 - канал для воды диаметром d;
2 - водонепроницаемая трубка;
3 - токопроводящая жила диаметром dж, скрученная из отдельных проволок;
4 - полупроводящая бумага;
5 - изоляция;
6 - экранирующие ленты;
7 - гофрированная алюминиевая оболочка;
8 - антикоррозийная защита;
9 - оболочка из поливинилхлорида

 Такую схему можно применить для кабелей со сплошной экструдированной изоляцией, которые применяются для соединения генераторов при относительно низком напряжении. Напряжение на охлаждающей жидкости должно снижаться до потенциала земли прежде, чем она попадет в перекачивающий насос. В схемах с водяным охлаждением применяют специальные концевые устройства для кабелей, внутри которых охлаждающая жидкость протекает через спиральный канал, обеспечивающий необходимую электрическую изоляцию при рабочем напряжении КЛ. Электрическое сопротивление воды снижается в процессе эксплуатации; опыт показывает, что удельное электрическое сопротивление rв = 200 кОм см является приемлемым. Поэтому для кабелей с внутренним искусственным охлаждением требуется применение регенерирующих установок,  которые  повышают  rв до 200 кОм см  при уменьшении сопротивления до 20 кОм см. Высокое значение rв является существенным для сохранения активных потерь в столбе воды на требуемом уровне. Основное преимущество системы внутреннего искусственного охлаждения заключается в том, что она позволяет удалять теплоту непосредственно от главного источника - жилы кабеля. С другой стороны, возможный объемный расход охлаждающей жидкости ограничивается размером канала в жиле кабеля, а повышение  температуры жидкости на определенной длине кабеля будет значительным.

Можно использовать фторорганические жидкости для охлаждения по каналу жилы кабеля, например фреон - 12. Жидкий хладагент абсорбирует теплоту, испаряется и поступает в теплообменник. Этот способ находится еще в стадии разработки, и необходимость в таких схемах для кабелей пока еще определяется. Преимуществом такого испарительного охлаждения является установление естественного конвективного потока жидкости; при этом не требуются насосы.

[ http://www.eti.su/articles/kabel-i-provod/kabel-i-provod_600.html]

Тематики

• электротехника, основные понятия

EN

• self contained cable
• self-contained cable
• self-contained pressure cable

кабель с каналом в токоведущей жиле
—
[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.]

кабель с центральным маслопроводящим каналом
кабель в собственной оболочке
Кабель, в котором создающая давление жидкость находится в пределах металлической оболочки, наложенной в процессе изготовления
[СТ МЭК 50(461)-84]
[ Источник]

Искусственное охлаждение маслонаполненных кабелей с центральным маслопроводящим каналом

Для преодоления жестких ограничений по токовой нагрузочной способности кабелей, проложенных в земле, может применяться искусственное охлаждение кабелей.
Возможны следующие варианты искусственного охлаждения:

• внешнее охлаждение с помощью труб. При этом обеспечивается протекание воды по пластмассовым трубам, проложенным вблизи от кабеля. Общее термическое сопротивление кабеля в схеме замещения шунтируется термическим сопротивлением между кабелем и охлаждающей водой. Температура воды увеличивается при движении по трубам, и, таким образом, имеется ограничение по длине кабеля, который может быть охлажден таким способом. Эффективное термическое  coпpотивление содержит составляющие: сопротивление грунта между кабелем и трубами, сопротивление стенки трубы, термическое сопротивление между кабелем и охлаждающей водой и термическое сопротивление самого кабеля. Такая система искусственного охлаждения относительно проста и имеет ряд преимуществ по механическим характеристикам для кабелей, проложенных непосредственно в земле. Охлаждение длинных КЛ производится путем применения труб охлаждения большого диаметра, например диаметром 150 мм. Такие трубы должны быть гибкими и должны иметь армированные стенки с тем, чтобы выдерживать давление почвы в том случае, когда они не заполнены водой под давлением;

Внешнее охлаждение кабелей с помощью трубс водой (обозначены прямой и обратный потоки воды)

Т - трубы с водой;
К - кабель;
1 - обратный трубопровод;
2 - прямой трубопровод

• поверхностное охлаждение.
  Система более интенсивного водяного охлаждения, чем при использовании труб внешнего охлаждения, выполнена следующим образом. Кабель размещается в жесткой пластмассовой трубе диаметром около 250 мм, применяется принудительная циркуляция воды через трубу. Такой способ искусственного охлаждения дороже, чем предыдущий, но при этом для кабеля с жилой 2000 мм2 можно достичь токовой нагрузки свыше 3200 А.
  

Способ поверхностного искусственного охлаждения также известен как способ непосредственного охлаждения оболочки (в отличие от внешнего охлаждения с помощью труб). При непосредственном охлаждении кабелей возникают проблемы, связанные с возможным перемещением кабелей в трубопроводе из-за электромеханических усилий. Из-за значительной стоимости схем поверхностного охлаждения схема внешнего охлаждения является более предпочтительной, и установки поверхностного непосредственного охлаждения пpименяются лишь в тех случаях, когда требуемая нагрузочная способность кабелей не может быть достигнута другим способом. Дополнительные проблемы в схемах поверхностного искусственного охлаждения связаны с высокой температурой в среднем сечении соединительных муфт, которые имеют повышенные термические сопротивления изоляции. Для схем естественного охлаждения кабелей обычно такой проблемы не возникает, так как имеется возможность увеличить расстояние между опорами муфт. При температуре жилы кабеля 85° С, несмотря на принятые меры, температура в соединительных муфтах может быть значительно выше;

 Поверхностное или непосредственное искусственное охлаждение кабелей, проложенных в трубах

• внутреннее охлаждение.
  При этом циркуляция охлаждающей жидкости обеспечивается в каждой жиле кабеля. Охлаждающей жидкостью может быть: изоляционное масло, которое является частью масла в бумажно-масляной изоляции кабеля, вода, которая имеет большую способность поглощать теплоту, чем масло. Однако вода должна быть включена в водонепроницаемые трубки внутри канала в жиле кабеля, как показано на рисунке
  

Поперечное сечение кабеля на напряжение 110 кВ с внутренним водяным охла ждением:

1 - канал для воды диаметром d;
2 - водонепроницаемая трубка;
3 - токопроводящая жила диаметром dж, скрученная из отдельных проволок;
4 - полупроводящая бумага;
5 - изоляция;
6 - экранирующие ленты;
7 - гофрированная алюминиевая оболочка;
8 - антикоррозийная защита;
9 - оболочка из поливинилхлорида

 Такую схему можно применить для кабелей со сплошной экструдированной изоляцией, которые применяются для соединения генераторов при относительно низком напряжении. Напряжение на охлаждающей жидкости должно снижаться до потенциала земли прежде, чем она попадет в перекачивающий насос. В схемах с водяным охлаждением применяют специальные концевые устройства для кабелей, внутри которых охлаждающая жидкость протекает через спиральный канал, обеспечивающий необходимую электрическую изоляцию при рабочем напряжении КЛ. Электрическое сопротивление воды снижается в процессе эксплуатации; опыт показывает, что удельное электрическое сопротивление rв = 200 кОм см является приемлемым. Поэтому для кабелей с внутренним искусственным охлаждением требуется применение регенерирующих установок,  которые  повышают  rв до 200 кОм см  при уменьшении сопротивления до 20 кОм см. Высокое значение rв является существенным для сохранения активных потерь в столбе воды на требуемом уровне. Основное преимущество системы внутреннего искусственного охлаждения заключается в том, что она позволяет удалять теплоту непосредственно от главного источника - жилы кабеля. С другой стороны, возможный объемный расход охлаждающей жидкости ограничивается размером канала в жиле кабеля, а повышение  температуры жидкости на определенной длине кабеля будет значительным.

Можно использовать фторорганические жидкости для охлаждения по каналу жилы кабеля, например фреон - 12. Жидкий хладагент абсорбирует теплоту, испаряется и поступает в теплообменник. Этот способ находится еще в стадии разработки, и необходимость в таких схемах для кабелей пока еще определяется. Преимуществом такого испарительного охлаждения является установление естественного конвективного потока жидкости; при этом не требуются насосы.

[ http://www.eti.su/articles/kabel-i-provod/kabel-i-provod_600.html]

Тематики

• электротехника, основные понятия

EN

• self contained cable
• self-contained cable
• self-contained pressure cable