• Объявления

Тепловой насос – принцип и схема работы.

Новости, статьи, теория, схемы изготовления, иллюстрации готовых рабочих моделей, расчет и чертежи устройств.
  • Объявления

Тепловой насос – принцип и схема работы.

Сообщение Diogen » 06 мар 2011, 20:11

Многообразие отопительных систем, представленных на российском рынке, казалось бы, предоставляет застройщику значительную свободу выбора. Однако зачастую заказчик связан по рукам и ногам: газ слишком далеко, да и хождение по инстанциям отнимает много времени, нервов и денег, к тому же мы идем в Европу, значит, не за горами европейские цены. Сжиженный газ дает некоторую свободу маневра, но достаточно дорог. Дизель связан с высокими эксплуатационными расходами плюс дополнительные неудобства (запах, доставка топлива, техническое обслуживание котла). Электричество самый удобный и безопасный источник энергии, но и самый дорогой.

Серьезной альтернативой традиционным отопительным системам может стать тепловой насос. Источником энергии для теплового насоса служит электричество, но по­скольку тепловой насос не производит тепло, а лишь собирает его, то для получения 1 кВт тепловой энергии ему нужно затратить всего 200-250 Вт электроэнергии, поэтому для отопления и горячего водоснабжения дома площадью 100 м2 потребуется тепловой насос мощностью всего 2,5 кВт. Впечатляет, не правда ли?



Тепловой насос работающий по принципу «грунт-вода» извлекает тепло земли с помощью зондов или коллекторов. Соляной раствор транспортирует тепло к тепловому насосу. Для небольших участков оптимальны геотермальные зонды. Система трубопроводов устанавливается в почве в вертикальные скважины (1).

При значительных размерах участка устанавливают геотермальные коллекторы. Горизонтальная система труб прокладывается ниже уровня промерзания грунта (2).

Тепловой насос работающий по принципу «воздух-вода» извлекает тепло из воздуха. Вентиляторы прогоняют воздух через испаритель, при этом происходит извлечение тепла. Охлажденный воздух отводится обратно (3).

Тепловой насос работающий по схеме «вода-вода» использует в качестве теплоносителя грунтовые воды. Их закачивают из скважины и направляют к тепловому насосу, где тепло утилизируется. Охлажденная вода направляется затем в поглощающую скважину (4).

Изображение

Принцип работы

Система отопления тепловым насосом состоит из источника тепла, теплового насоса, а также агрегатов распределения и аккумулирования тепла. При этом теплопередача осу­ществляется путем низкотемпературного нагрева. Чем ниже температура воды в подводящем трубопроводе, тем эффективнее работа всей установки. В основе работы теплового насоса лежит технический принцип холодильника. Но если холодильник от­водит тепло из своего внутреннего пространства и передает его в окружающую среду через расположенную на задней стенке решетку, то тепловой насос, наоборот, забирает энергию из окружающей среды и передает ее через теплообменник в отопи­тельную систему. В качестве источника тепла можно использовать воздух, землю или грунтовые воды. Главное преимущество воздуха — его доступность, тогда как земные недра и грунтовые воды — оптимальные теплоаккумуляторы с относительно постоянной в течение всего года температурой.

Тепловые насосы – цена и окупаемость

Тепловой насос идеально подходит для нового строительства, так как систему отопления сразу рассчитывают с учетом дальнейшей установки теплового насоса, в этом случае тепловой насос раскроет все свои возможности. Тем не менее он так же легко интегрируется и в уже существующую систему отопления. При этом возникает законный вопрос: насколько это рентабельно?

Справедливости ради отметим, что оборудование котельной с тепловым насосом обходится несколько дороже, чем установка оборудования, работающего на дизельном или газовом топливе, но низкие эксплуатационные расходы позволяют говорить об окупаемости уже в течение 1,5-2 лет. К тому же неоспоримые плюсы тепловых насосов — низкая установленная мощность, низкое энергопотребление, минимум обслужи­вания, высокий комфорт, презентабельный внешний вид, допускающий установку в жилом помещении, а также безопасность, не требующая никаких согласований и разрешений, — делают их одними из наиболее перспективных отопительных установок.

Как выбрать - правильный выбор

При выборе теплового насоса необходимо учитывать энергетическое состояние дома. Независимо от используемой отопительной системы важно обеспечить хорошую теплоизоляцию здания. Чем выше ее показатели, тем ниже будут затраты на отопление. А значит, потребуется тепловой насос меньшей мощности, что позволит сократить инвестиционные затраты. И хотя в целях экономии энергии целесообразно использовать устройства с низким потреблением электричества, при установке теплового насоса важен точный расчет параметров, поскольку выбор агрегата излишней или — наоборот — недостаточной мощности может привести к его неэффективной работе. Кроме того, работа отдельных компонентов системы должна быть четко согласована.
Работа на охлаждение

Мало кому известно, что тепловой насос может работать и на охлаждение. Для этого разработаны две технологии: пассивная и активная. Пассивное (естественное) охлажде­ние использует тот факт, что у грунтовых вод и земных недр летом температура ниже, чем в жилых помещениях, что позволяет напрямую охлаждать здания. Активное охлаж­дение осуществляется за счет кондиционирования воздуха. Реверсивный тепловой насос позволяет регулировать направление потока хладагента. Тепло из помещения передается хладагенту, а затем через теплообменник выводится в окружающую среду.

Производители обеспечивают техническую поддержку при выборе, проектировании и запуске в эксплуатацию теплового насоса, включая получение необходимых разре­шительных документов.

Тепловой насос в терминах
Регенеративная энергия — это тепло Земли, энергия Солнца, биомассы, ветра рек и приливов, способная постоянно обновляться или увеличиваться в объемах
и потому, по человеческим меркам, считающаяся неисчерпаемой.
Теплонасосная установка состоит из теплового насоса и оборудования для доступа к источнику тепла, которое для насосов типа «грунт-вода» и «вода-вода» прилагается отдельно. Напротив, для насосов типа «воздух-вода» внешние коммуникации для источника тепла уже встроены в агрегат.
Величина годовой выработки (показатель эффективности теплового насоса) — это количество тепла, полученное за год с помощью теплового насоса по от­ношению к затратам электричества.
Если, к примеру, она равна трем, это означает, что полученная тепловая энергия в три раза выше, чем затраченная электрическая.
Хладагент — рабочее вещество, циркулирующее в тепловом насосе. При этом его агрегатное состояние постоянно меняется от жидкого до газообразного. Испарение вызывает поглощение энергии, а возвращение в жидкое состояние — ее отдачу.
Моновалентный режим работы предусматривает использование только одного источника тепловой энергии, с помощью которого отопительная система может самостоятельно обеспечить все потребности в тепле. Как правило, в качестве моновалентных используются
насосы типа «грунт-вода» и «вода-вода». Поскольку температура земных недр и грунтовых вод практически не зависит от температуры окружающей среды, даже при низких минусовых температурах источник тепла поставляет достаточно энергии для отопления дома.
Бивалентный режим работы предусматривает наличие в отопительной системе двух источников тепла. Приводимый в действие электродвигателем тепловой насос комбинируется с другим генератором тепла, работающим на твердом, жидком или газообразном топливе, который поддерживает отопительную систему при слишком низких температурах окружающей среды.
Моноэнергетический режим работы — особая форма бивалентного режима. В качестве дополнительного теплогенератора при этом выступает не газовый или жидкотопливный котел, а исключительно электронагревательный прибор. Дополнительное электроотопление обеспечивает поддержку тепловому насосу в наиболее холодные дни года.
Геотермальные зонды размещаются в вертикальных столбообразных скважинах глубиной от 50 до 100 м.
Подающая и поглощающая скважины предназначены для получения тепла посредством теплового насоса типа «вода-вода». Из подающей скважины вода с помощью водяного насоса направляется к тепловому насосу. После извлечения тепловой энергии грунтовая вода по поглощающей скважине возвращается в естественный кругооборот.

Монтаж тепловых насосов своими руками:

Вертикальные «грунт-вода»
Используя буровую установку, выполняют скважину диаметром 20 см и глубиной от 50 до 100 м
Внутрь вертикальной столбообразной скважины помещают геотермальный зонд
Глубина и количество скважин зависят от потребности в энергии и от геологии местности

Горизонтальные насосы «грунт-вода»
С помощью строительной техники неподалеку от дома роют траншею глубиной около 1,5 м
Горизонтальную систему труб прокладывают ниже уровня промерзания грунта
По специальному трубопроводу теплоноситель подводят к цокольной части дома

«Вода-вода»
Водный коллектор собирают из обычных ПНД-труб, заполненных теплоносителем
После чего полученную конструкцию осторожно переносят на берег водоема
Затем погружают в воду и аккуратно транспортируют на середину пруда

«Воздух-вода»
Монтаж теплового насоса «воздух-воздух» не требует землекопных или буровых работ
Обычно геотермальный насос такого типа устанавливают в 2-20 метрах от жилого дома
Для монтажа теплового насоса на участке выбирают хорошо продуваемое место
Аватара пользователя
Diogen
 
Сообщения: 1276
Зарегистрирован: 30 янв 2011, 13:23

Вернуться в Геотермальная энергетика

Кто сейчас на конференции

Зарегистрированные пользователи: нет зарегистрированных пользователей

  • Объявления
cron