Новость из категории: Информация

Что такое тепловой насос?

Что такое тепловой насос?

В современном мире большая часть энергоносителей используется для отопления зданий и сооружений. Чаще всего этими энергоносителями являются природные ископаемые, которые с каждым годом добывать все сложнее и сложнее, что не может отразиться на их стоимости. Однако существуют и более дешевые источники тепловой энергии, но почему-то им не уделяется должного внимания. Ведь неся минимальные затраты тепловую энергию, можно «брать» из рек, морей, при помощи теплового насоса, изобретенного больше века тому назад У.Томсоном.

Давайте подробнее остановимся на том, что же такое тепловой насос и каков принцип его работы?

Что такое тепловой насос?

Тепловой насос представляет собой устройство, сочетающее в себе функции источника горячего водоснабжения, кондиционирования и отопления помещений. Основным отличием от других «преобразователей» тепла является идеальная возможность использования возобновляемой низкотемпературной энергии окружающей среды на нужды систем горячего водоснабжения и отопления. Учитывая это, цена тепловых насосов уже не кажется такой высокой, да и в целом, это достаточно доступное оборудование - убедитесь в этом сами, изучив модели, представленные на profklimat-m.ru.

Эти устройства получили свое название, благодаря способности, вырабатывать тепло, преобразуя низкотемпературный источник тепла в высокотемпературный. Функционирование таких систем происходит без затраты какого-либо вида топлива и вредные выбросы в атмосферу у них практически отсутствуют.

Тепловые насосы - это универсальные устройства. Летом их используют в качестве охладителей воздуха, а зимой в качестве нагревателей.

Что такое тепловой насос?

Конструкция

Установка теплового насоса, имеющая жидкий теплоноситель во внутреннем и наружном контурах, а также способность работать в режимах нагрева и охлаждения, состоит из следующих конструктивных элементов:
- циркуляционный насос наружного контура;
- насос отопительной системы;
- реле давления;
- конденсатор:
- испаритель.
- компрессор;
- дроссельный клапан;
- контроллер:

при необходимости:
- встроенный водонагреватель:
- контур пассивного охлаждения;
- электронагреватель.

Рабочие контуры

Тепловой насос осуществляет перенос энергии с использованием трех контуров:
- наружный контур (коллектор тепла, в котором циркулирует «рассол» - жидкий теплоноситель);
- внутренний контур системы отопления дома с теплоносителем:
- собственный контур насоса, содержащий хладагент.

Дополнительный электронагреватель

Дополнительный нагреватель предусматривают в конструкции теплового насоса с целью снижения капитальных затрат и срока окупаемости всей конструкции оборудования. Создавать контур съема тепла максимальной мощности, который должен эффективно работать при самых низких температурах в зимний период, неоправданно дорого. При поступлении тепла от насоса, который работает с номинальными значениями мощности, и электронагревателя, первый способен дать около девяноста двух процентов тепловой энергии, второй - около восьми процентов. Производство тепла насосом стоит намного дешевле. Основные затраты будут связаны с созданием наружного контура (коллектора тепла).



Что такое тепловой насос?

Принцип действия

Жидкий теплоноситель, следуя по внешнему контуру нагревается на ~5 градусов и отдает собранное тепло в испарителе.

Хладагент, находящийся в собственном контуре установки, имеет низкую температуру кипения. За счет теплового обмена с «рассолом» хладагент, проходя через испаритель, изменяет собственное жидкое состояние на газообразное, что осуществляется при достаточно низком давлении и температуре около -4 °С.

Затем хладагент движется по своему контуру и. попадая в компрессор, сжимается до высоких значений давления и температуры. Затем он поступает в конденсатор и передает тепловую эстафету бегущему по внутреннему контуру теплоносителю. Последний уже идет напрямую к отопительному оборудованию.

Виды коллекторов (источников тепла)

В качестве источников тепла, с которыми может работать тепловой насос, выступают атмосферный воздух, грунт, подземные или сточные воды, воды рукотворного или естественного водоема, нагретый воздух вытяжных системы вентиляции, охлаждения промышленного оборудования, тепло техпроцесса.

Выбор самого оптимального источника тепла определяется энергетическими потребностями дома, имеющейся отопительной системой и другими факторами.

Грунт

• Вертикальный грунтовый зонд
Применяется при ограниченном пространстве участка и тяжелом грунте. В грунте бурят скважину на глубину не менее пятнадцати метров от земной поверхности, где его температура составляет около восьми градусов, в которую опускают трубопровод зонда. Скважину бетонируют особым раствором, имеющим повышенную теплопроводность. С целью экономии и в случае, если более глубокие слои грунта намного холоднее, осуществляется бурение нескольких неглубоких скважин, суммарная величина которых соответствует расчетной глубине. Глубина и число скважин определяются видом грунта и требующейся тепловой мощности.

Теплоотдача грунта с одного погонного метра снижается при начале использования вертикального зонда, а затем постепенно стабилизируется и через несколько лет достигает исходных значений. В среднем погонная теплоотдача с одного метра длины вертикального зонда - 50-60 Вт.

•Горизонтальный грунтовый коллектор
Горизонтальный грунтовой коллектор располагают в виде змейки (расстояние между петлями - не менее 1м) на глубину, которая на несколько десятков сантиметров ниже уровня промерзания почвы. При наличии каменистой почвы под коллектором размещают песчаную подушку. Сверху трубопровод прикрывают мягким грунтом для предотвращения его повреждения. Непременное условие, влияющее на величину удельной теплоотдачи грунта, - его влажность или непосредственная близость с подземными водами. Длина коллектора определяется необходимой тепловой производительностью, диаметром коллектора и типом грунта. Так. при наличии сухого грунта длина коллектора увеличивается. В качестве грунтового обменника могут быть использованы трубы диаметром 32мм или 40мм, выполненные из сшитого полиэтилена, полипропилена, полибутана с «рассолом» в виде тридцати процентного раствора пропиленгликоля, этиленгликоля, этанола.

Вода

•Подземные воды (колодезные скважины)
Грунтовые воды - наиболее эффективный источник тепла. Круглый год их температура составляет 5-8°С. Грунтовые воды способны обеспечить наибольшую теплоотдачу по сравнению с другими внешними средами.

Коллектор изготавливается следующим образом. Роют две скважины на расстоянии около пяти метров друг от друга, одна из которых используется для подачи воды в тепловой насос посредством погружного насоса, другая - для выброса воды из него. Подающая скважина располагается на глубине не менее пятнадцати метров и выше течения подземных вод. в отличие от второй.

Недостатки:
- при подаче воды с достаточно большой глубины и производительности установки более 30 кВт тепловой насос потребляет много электрической энергии;
- низкое качество подаваемой воды, что потребует монтаж и регулярное техобслуживание испарителя;
- дебит колодезной скважины с течением времени понижается,

• Водоем
Условия для эффективного использования коллектора:
- проточный водоем, непромерзаемый до самого дна в зимнее время;
- достаточный объем воды.

Коллектор размещается на дне водоема. Каждый погонный метр трубопровода фиксируется грузом весом около пяти килограмм с целью предотвращения его всплытия. Он считается более экономичным в отличие от грунтового коллектора, так как не требуется производство земляных работ.

Воздух

Тепловой насос эффективно работает при температуре окружающего воздуха не ниже -10°С, обеспечивая при этом сокращение потребления электроэнергии, используемой на подачу тепла, а также горячей воды - до семидесяти пяти процентов. При температуре воздуха ниже указанной тепловой насос подключает электрический ТЭН и его энергоэффективность постепенно уменьшается. При больших морозах работает лишь электрический нагрев насоса.

Для увеличения эффективности теплового насоса или подогрева грунта вокруг коллекторов может быть использовано тепло воздуха вытяжных вентиляционных систем дома.

Что такое тепловой насос?

Тепловые сбросы жилья

Для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилища в качестве источника тепла может быть использована сбросная вода или дымовые газы (вытяжная система оборудуется вентиляционным агрегатом, что ведет к уменьшению сырости, плесени и улучшению вентилирования дома).

Условия максимальной энергоэффективности

Эффективность использования насоса определяется температурой теплового источника. Чем выше эта температура, чем больше тепла будет давать насосная установка.

Тепловой насос оправдывает свои возможности при условии хорошо утепленного здания, у которого теплопотери не превышают 100 Вт/м2.
Для получения большей выгоды желательно использовать тепловой насос совместно с дополнительным генератором тепла – бивалентная система отопления (дополнительный электронагреватель).

Рейтинг статьи

Оценка
0/5
голосов: 0
Ваша оценка статье по пятибальной шкале:
 
 
   

Поделиться

Похожие новости

Комментарии

^ Наверх