Calentadores de baja entropía

El calentamiento y el cambio climático: causas, consecuencias, análisis ... Debate sobre CO2 y otros gases de efecto invernadero.
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Calentadores de baja entropía




por Ortograf-fr » 05/08/08, 15:30

"Calentadores de baja entropía: ¿qué son?"
por Ortograf-fr, julio de 2008


En la práctica, los calentadores con baja producción de entropía son esencialmente Bomba de calor y cogeneración, en otras palabras, la Producción combinada de calor y electricidad.

La bomba de calor es de gran interés. educativa, porque demuestra a aquellos que no quieren escuchar que la eficiencia de un calentador puede ser mucho más del 100%.

Pero es el desarrollo sistemático de cogeneración que minimizará el consumo lo mejor recursos energéticos para calefacción. Apenas tomamos el camino en Francia hoy.



A - La producción de entropía es una degradación de la energía.

Ocurre en particular:

- siempre que la energía eléctrica, química o mecánica se transforme en calor: calentadores eléctricos, calentadores con combustibles convencionales, fricción,

- y cada vez que se intercambia calor entre dos cuerpos a diferentes temperaturas. Cuanto mayor es la diferencia de temperatura, mayor es la producción de entropía.


B - El calentamiento sin producción de entropía se obtendría con una bomba de calor ideal

Calentar sin producir entropía es imposible, pero es muy fácil de imaginar.

Es el que proporcionaría una bomba de calor ideal, la que tendría el mejor funcionamiento imaginable.

Su motor eléctrico no presentaría fricción ni efecto Joule.

Y, sobre todo, la parte de la bomba de calor utilizada para calentar el apartamento tendría una temperatura muy poco más alta y prácticamente igual a la del apartamento, al mismo tiempo que la parte de la bomba de calor que se utiliza para extraer calor del El ambiente exterior tendría una temperatura muy poco más baja y prácticamente igual a la de este ambiente.

Dicho de otro modo, los dos intercambios de calor realizados por la bomba se realizarían cada vez con una diferencia de temperatura infinitesimal.


C - Una producción de entropía es equivalente a una pérdida de recursos energéticos

Los físicos y los especialistas en calefacción saben muy bien cómo calcular la eficiencia que podría tener una instalación de este tipo. Puede denominarse "rendimiento máximo teórico". Depende únicamente de las dos temperaturas implicadas: la del aire del que se extrae el calor y la del apartamento que se calienta.

Tomemos algunos ejemplos cuantificados. Para mantener un apartamento a 20 ° C, con una temperatura exterior de 15 ° C, el rendimiento sería de sesenta, en otras palabras, 6000%.

Con una temperatura exterior de 10 ° C, este rendimiento sería de 30, en otras palabras, 3000%.

Por lo tanto, la eficiencia de una bomba de calor ideal suele ser diez veces mayor que la de las bombas de calor reales, que es en sí misma tres o cuatro veces mayor que la eficiencia del 100% de un radiador eléctrico.

D - Calefacción sin producción de entropía: la nueva referencia ideal para medir el rendimiento de la calefacción real

Todo el consumo adicional de calefacción real. en comparación con una bomba de calor ideal es una pérdida de recursos energéticos por producción de entropía.

En el segundo ejemplo digital anterior, para suministrar 30 julios de calor al apartamento, la energía eléctrica consumida nunca puede caer por debajo de un julio.

En este ejemplo, si la calefacción es producida por un radiador eléctrico, de 30 julios consumidos por este radiador, 29 representan un consumo de recursos vinculados a la producción de entropía y que, como tal, podemos esperar reducir.

La bomba de calor real muestra que ya podemos hacerlo mejor que una caldera eléctrica, ya que consumirá alrededor de 10 julios en lugar de 30 para proporcionar la misma calefacción. Pero su balance sigue siendo diez veces más bajo que el mejor balance de referencia y, por lo tanto, podemos esperar hacerlo mucho mejor.

En conclusión: una eficiencia del 100%, que traduce el calentamiento sin pérdida de energía, ya no es el ideal para lograr en términos de calentamiento. Nunca se alcanzará la eficiencia ideal de un calentamiento sin producción de entropía, pero los rendimientos energéticos del calentamiento con baja producción de entropía superan en gran medida el 100%, como lo demuestran las bombas de calor, cuyos rendimientos se encuentran comúnmente entre 300% 400%.


E - Para minimizar la producción de entropía, reducir tanto como sea posible
- el número de transformaciones de energía
- el número de intercambios de calor
- y también el diferencias de temperatura que permiten estos intercambios de calor.

Este último punto tiene una consecuencia práctica inmediata. Para calentar con una bomba de calor, una casa consumirá menos electricidad si está diseñada para calentarse con agua a 30 ° C que circula en el suelo, que si está diseñada para calentarse con agua a 60 ° C circulando en radiadores.


F - Todos los calentadores tradicionales son incompatibles con una buena gestión de los recursos energéticos.

Hemos visto anteriormente que el 100% de eficiencia de un radiador eléctrico era de hecho extremadamente pobre. Para calentar con combustibles tradicionales, esto es casi tan pobre.

Esto se debe al hecho de que los intercambios de calor tienen lugar con diferencias de temperatura muy grandes. La producción de entropía corresponde al hecho de que el calor de partida es calor de "alta temperatura" y que se encuentra en forma de calor a baja temperatura para llegar a los lugares de estancia.

Típicamente, la energía suministrada por el fuel oil puede en algunos casos proporcionar energía mecánica con una eficiencia superior al 60%, como es el caso de ciertos motores de embarcaciones. Significa que la energía suministrada por este combustible tiene un máxima convertibilidad teórica superior al 60% para dar energía eléctrica.

En otras palabras, el calor de alta temperatura ciertamente ya está amputado por un corte de pelo entrópico en comparación con la energía eléctrica, pero este descuento representa poco en comparación con lo que ocurre cuando la misma cantidad de calor se degrada para llegar a las instalaciones que se calientan.


G - El dispositivo que minimiza mejor la producción de entropía causada por el calentamiento es la cogeneración.

En este caso, el calor utilizado es simplemente el calor a baja temperatura rechazado por una central térmica o por cualquier generador.

Hemos visto que, para reducir la producción de entropía tanto como sea posible, es necesario reducir tanto como sea posible el número de transformaciones de energía, el número de intercambios de calor y las diferencias de temperatura que permiten estos intercambios de calor.

El calentamiento por cogeneración cumple perfectamente estas condiciones, ya que solo transforma el calor a baja temperatura, a menudo llamado rechazo térmico, para proporcionar otro calor a baja temperatura, el que se desea para nuestros lugares de estancia. Podemos considerar que el calor inicial es la recuperación y que es prácticamente sin cargo por los recursos energéticos consumidos.

Se corresponde bien con los balances teóricos de calefacción con baja producción de entropía.

...........

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por Ahmed » 08/08/08, 19:57

No soy un termista, pero no puedo evitar reaccionar ante este curioso texto.

El conjunto me deja la desagradable impresión de que el aspecto teórico fascina a su autor hasta el punto de olvidar la realidad.
Es cierto que este concepto de entropía es interesante, pero rápidamente nos lleva a consideraciones que, en lugar de arrojar nueva luz, difícilmente logran ocultar estos problemas.

Basado en la comparación entre un radiador eléctrico con una eficiencia del 100% (por definición) y una bomba de calor, muestra que, en buenas condiciones, en la práctica, puede restaurar aproximadamente 3 veces la cantidad de energía absorbida.

Significa olvidar muchas cosas:
Este 100% de eficiencia local del radiador eléctrico no tiene mucha importancia, ya que no se tienen en cuenta las pérdidas en la producción y el transporte de electricidad. Debido a estas pérdidas, solo una fracción, aproximadamente un tercio llega al medidor (los rendimientos varían según los métodos de producción, nuclear, la mayoría, sería ineficaz porque al operar a baja presión *, las pérdidas de transporte se evaluarían al 10% en promedio).

Entonces, el CAP solo recupera lo que se pierde: ¡hola entropía!

Y de nuevo, solo me coloco en buenas condiciones de funcionamiento: en caso de un poco de frío intenso, la eficiencia de la bomba de calor (aire / aire o aire / agua, la más común) cae rápidamente e incluso puede estar por debajo del calentador eléctrico cuando una resistencia eléctrica descongela el condensador.
"La bomba de calor tiene un gran interés educativo, porque demuestra a quienes no quieren escucharla que la eficiencia de un dispositivo de calefacción puede ser mucho mayor que el 100%".

Tenga en cuenta también que un radiador de agua, considerado solo, calentado por lo que desea, también tiene una eficiencia del 100%; También es irrelevante hablar de eficiencia en el caso de la producción de calor, ya que es la forma de energía más degradada.

Sin criticar el párrafo B donde se mencionan supuestos que supuestamente respaldan el razonamiento posterior, no se puede evitar imaginar que, paradójicamente, la PAC (tradicional) tendría un rendimiento extraordinario si solo se usara para producir calor en verano y frío en invierno ... : Cheesy:

Hablemos de la cogeneración donde el autor ve con razón posibilidades interesantes: del hecho de que recuperamos lo que generalmente se pierde, el autor infiere erróneamente que el rendimiento es mucho mayor que el 100%. Esto solo es cierto en relación con la producción de electricidad con pérdida de calor y, en sí mismo, estas cifras superiores al 100% son absurdas ya que no se puede esperar extraer de un combustible más de lo que contiene.

Había notado la misma deriva lógica en el caso de la caldera de gas de condensación: recuperar el calor latente del vapor de agua permite acercarnos un poco más a este valor, no alcanzarlo e incluso menos excederlo Digamos que es un enfoque comercial ...

* si tiene fuentes confiables que confirman o refutan estos datos, estoy interesado.
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"Por favor, no crea lo que le estoy diciendo".
Andre
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por Andre » 08/08/08, 22:29

¡Hola
Significa olvidar muchas cosas:
Este 100% de eficiencia local del radiador eléctrico no tiene mucha importancia, ya que no se tienen en cuenta las pérdidas en la producción y el transporte de electricidad. Debido a estas pérdidas, solo una fracción, aproximadamente un tercio llega al medidor (los rendimientos varían según los métodos de producción, nuclear, la mayoría, sería ineficaz porque al operar a baja presión *, las pérdidas de transporte se evaluarían al 10% en promedio).


Es un poco fuerte el 1/3 que llega, tal vez para una central térmica, pero ¿una presa hidráulica? las pérdidas de línea no son tan grandes como eso, incluso más de 1000 km

Creo que es necesario comparar un calorífero de resistencia eléctrica y una bomba de calor del medidor doméstico.
Decir 3 está en condiciones ideales, en promedio es más frecuente 2 a veces 2,5, que ya es mejor que una simple resistencia de calentamiento.
Reducir su consumo eléctrico para calefacción en un 50% ya es interesante.

Olvida el sistema de agua / aire, el agua de la tierra siempre está a 12c incluso cuando está a -25 afuera y la bomba térmica de agua / aire es eficiente en primer lugar, no necesita calentar el aire a 40c como Un sistema con agua a 32 c 'es suficiente en la ventilación para calentar una casa a 25 c

Tengo este sistema durante casi 20 años y vivo en un clima en el que a veces baja -30 con 6,6kw de potencia que proporciona calor a toda la casa además del aire acondicionado de verano.

André
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por minguinhirigue » 08/08/08, 23:03

Con respecto a las calderas de condensación, el hecho es que los rendimientos son ahora más del 100%, en comparación con el menor valor calorífico.

Es una estafa montada porque el PCI no tiene en cuenta la energía transmitida a la vaporización de las moléculas de agua de la combustión. Por lo tanto, la mejor caldera de condensación permanece por debajo del 100% de eficiencia en comparación con la mayor potencia calorífica.

En cuanto a la loca idea de la cogeneración con una eficiencia superior a 1, parece que ortograf_fr habla de ello. Lo que dice es más bien: "la cogeneración es calor gratis ya que es el" rechazo "de otro uso ..."

Sin embargo, hay algunos fadas a los que les gusta imaginar sistemas de bombas de calor de combustible y cogeneración:

Este sistema Shaddock es un cogenerador, que opera una bomba de calor. Sin tener en cuenta las temperaturas y especialmente las diferencias de temperatura propias del funcionamiento de estas tecnologías en serie, se puede soñar con extraer 100 Wh, hasta un 60% "noble", y un 40% térmico, con una bomba de calor, los 60 % noble convertido en condiciones reales hasta 300% térmico (COP de 6 para las mejores bombas de agua / agua comerciales). En total, recuperando calorías del cogenerador, 330 Wh de energía térmica producida por la combustión de 100 Wh primaria ...

Aún más loco, el auto ofrecido en el forum, que funciona desde una batería que activa una bomba de calor, que calienta un motor, que produce electricidad para la batería y para el avance del automóvil ... Se mantienen los balances de devoluciones, excepto que Tenemos en cuenta los muchos límites en términos de temperaturas y diferencias de temperatura en el funcionamiento: baja amplitud térmica para una buena eficiencia de la bomba de calor, gran amplitud para una buena eficiencia del motor. No se trata de girar ...
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por Christophe » 09/08/08, 09:01

No he leído todo (nada en realidad) pero el título me hace pensar en los PACES ...

Bomba de calor de flujo espontáneo.

¿Lo sabias? De lo contrario, está por allí: http://www.new-energy-paces.com/

Para aquellos que no tienen miedo, descargue y lea este documento: http://www.new-energy-paces.com/brevet.zip

el auto ofrecido en el forum, que funciona desde una batería que activa una bomba de calor, que calienta un motor, que produce electricidad para la batería y para conducir el automóvil


Maldita sea, me perdí que creo ... ¿dónde estaba?
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por minguinhirigue » 09/08/08, 09:12

https://www.econologie.com/forums/voiture-el ... t2057.html

aquí, la idea es operar con energía solar difusa en la atmósfera, capturar calorías para activar uno o dos motores stirling ... :D

Excepto que, como se especificó anteriormente, no hay aclaraciones sobre la compatibilidad de las tecnologías ...
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por Christophe » 09/08/08, 09:14

¡Ah, data de 2006, una buena excavación del tema en perspectiva!
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por Ahmed » 09/08/08, 15:21

Gracias André, por tus interesantes reflexiones. Creo que nuestras diferencias, que solo son aparentes, son simplemente el resultado de un contexto diferente.

Quizás no se dio cuenta de que me había ocupado de delimitar el campo de validez de mis comentarios. Esta es la situación francesa en la que predomina la energía nuclear, donde el tipo más común de bomba de calor es aire / aire. En Canadá, dado el potencial hidroeléctrico, los datos son obviamente radicalmente diferentes.

Creo que hay que comparar una bomba de calor de resistencia eléctrica y una bomba de calor del medidor doméstico.

Para el consumidor, esto puede ser cierto, pero desde un punto de vista ecológico (e incluso técnico) lo que importa es toda la cadena de producción / consumo de electricidad.
Decir 3 está en condiciones ideales, en promedio es más frecuente 2 a veces 2,5, que ya es mejor que una simple resistencia al calor ...

Dije 3 "en buenas condiciones", porque de hecho está mucho más abajo.

Reducir su consumo de electricidad para calefacción en un 50% ya es interesante ...

En el contexto francés, y debido a los modos de producción de electricidad, es lamentable utilizar una energía "noble" para terminar en calor, que es una forma degradada. Es más con un bajo rendimiento.
Cuando el costo de la calefacción eléctrica disuade a los usuarios, la generalización del uso de la PAC, debido al menor consumo de la unidad, solo aumentaría el uso de electricidad y aumentaría el consumo general.
Además del impacto general *, también veo la desventaja de que es imposible para el usuario vinculado a este sistema optar por otras soluciones dependiendo de las posibilidades o limitaciones futuras.

* Un recurso intensivo a la calefacción eléctrica supone un parque nuclear más desarrollado, así como el recurso más frecuente a las centrales térmicas tradicionales para enfrentar los picos del consumo eléctrico de invierno, incluso debido a la incidencia de las variaciones de temperatura.
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"Por favor, no crea lo que le estoy diciendo".

 


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