|
|
 |
|
|
Тепловые насосы для отопления домаСамый эффективный путь экономии энергии в частном доме - это уменьшение стоимости затрат на отопление и приготовление горячей бытовой воды. Энергоснабжение на базе теплового насоса как эффективные технологии в этой области дают наиболее заметный результат. Тепловой насос позволяет собирать бесплатную тепловую энергию с участка земли около Вашего дома, причем неважно, какого размера участок... Принцип действия тепловых насосов для отопления дома аналогичен принципу действия холодильника. В холодильнике тепло забирается испарителем из охлаждаемого пространства и конденсатором прибора отдается в помещение. Тепловой насос забирает тепло из окружающей среды (из грунта, воды, воздуха) и подает его в действующую систему отопления в качестве энергоснабжения дома.
Примерно три четверти энергии, необходимой для отопления, тепловой насос берет из окружающей среды, оставшаяся часть требуемой энергии покрывается электрическим током, необходимым для работы привода. Тепло, содержащееся в окружающей среде (солнечное тепло, накопившееся в грунте, воде и воздухе), имеется в неограниченном количестве. Благодаря использованию тепла окружающей среды, тепловой насос обеспечивает безопасное для окружающей среды и экономичное энергоснабжение. Продолжение Поглощение тепла из окружающей среды. В испарителе жидкая рабочая среда находится под низким давлением. Температура теплоотдатчика (окружающей среды), воспринимаемая испарителем, выше температуры кипения теплообменника (рабочей среды) при соответствующем давлении. Этот перепад температур обеспечивает передачу тепла теплоотдатчика теплоприемнику. При этом рабочая среда (теплоприемник) кипит и испаряется. Необходимое для этого тепло забирается от источника тепла. Нагрев в компрессоре. Пар рабочей среды постоянно откачивается компрессором из испарителя и сжимается. При сжатии повышается давление пара и его температура. Передача тепла. В системе отопления из компрессора пар рабочей среды попадает в конденсатор, который омывается сетевой водой. Температура сетевой воды ниже, чем температура конденсации рабочей среды, поэтому пар охлаждается и снова превращается в жидкость (конденсируется). Поглощенная в испарителе энергия (тепло), а также электрическая энергия, полученная в результате сжатия пара, освобождается в конденсаторе в процессе конденсации и отдается сетевой воде. Завершение циркуляции. Затем рабочая среда возвращается в испаритель через расширительный клапан. Высокое давление конденсатора снимается с рабочей среды до величины низкого давления испарителя. При поступлении в испаритель снова достигаются начальное давление и начальная температура. Цикл завершен. Примерно три четверти энергии, необходимой для отопления, тепловой насос берет из окружающей среды, оставшаяся часть требуемой энергии покрывается электрическим током, необходимым для работы привода.
Продолжение
Примерно 2/3 тепловой энергии (при теплых полах в системе отопления дома – до 4/5), необходимой для отопления, тепловой насос берет из окружающей среды, оставшаяся часть требуемой энергии покрывается электрическим током, необходимым для работы привода. Тепло, содержащееся в окружающей среде (солнечное тепло, накопившееся в грунте, воде и воздухе), имеется в неограниченном количестве. Благодаря использованию тепла окружающей среды, тепловой насос обеспечивает безопасное для окружающей среды и экономичное отопление. Существует несколько источников тепла (приведены на рисунке). - Скважина (или геотермальный зонд) рекомендуется в наших климатических условиях средней полосы России.
- Грунтовый (или грунтовый коллектор) применяется в европейских странах с менее суровым климатом, чем в России. Не верьте, если Вам предлагают установить грунтовый коллектор, только если Ваш дом не находится в южных районах страны. Если организовать всё же грамотный сбор этим методом, то он станет в несколько раз дороже, чем вариант геотермального зонда.
- Водоём. Для отопления домов применим, если под объектом находится большие подземные запасы воды. Основной минус в том, что на прокачку воды требуется затрачивать энергию циркуляционного насоса.
В основном этот метод может быть использован для снятия тепла сточных вод с предприятий, ТЭЦ, водоканалов, очистных сооружений. - Воздух. Для отопления домов применим только в южных районах России, поскольку при температурах ниже минуса 10 градусов коэффициент трансформации становится 2 (то есть на 1 кВт электроэнергии забирается из воздуха 2-2,5 кВт тепла), при температуре ниже минуса 20 градусов коэффициент трансформации становится практически равен единице. Большой минус в том, что для использования теплового насоса зимой, необходимо предусмотреть электрическую оттайку обмерзающего внешнего теплообменника.
Этот способ можно применять на предприятиях для утилизации лишнего тепла из воздуха. Утилизация тепла из дымоходов труб заводов и предприятий на данный момент только разрабатывается крупнейшими европейскими компаниями.

Геотермальные зонды
Вертикальные грунтовые зонды устанавливают преимущественно на глубину 40 – 150 м. При этом возможны различные технические исполнения и технологии монтажа. Как правило, зонды состоят из полиэтиленовой трубы. Грунтовые зонды (в зависимости от исполнения) забиваются копром или устанавливаются с помощью бурильной установки. Все полости между тубами и грунтом заполнены материалом, хорошо проводящим тепло (бентонит). Охлажденная и защищенная от замерзания вода (рассол) в этом случае также подается до самой низкой точки и затем возвращается к испарителю теплового насоса. При этом она забирает тепло. Опыт показывает, что удельный тепловой поток очень сильно колеблется и находится между 20 и 90 Вт на метр длины зонда. Сухой песчаный грунт qE = 20 Вт/м Сырой песчаный грунт qE = 40 Вт/м Влажный каменистый грунт qE = 60 Вт/м Водоносные слои грунта qE = 80—100 Вт/м (Для отдельных установок в регионах с сильным потоком грунтовых вод в гравийных грунтах). Расстояние между двумя грунтовыми зондами должно составлять 5—6 м. Если расчеты производятся исходя из среднего значения 50 Вт/м,то, например, для холодопроизводительности 6,5 кВт это означает наличие зонда длиной 130м или двух зондов длиной по 65м.
Устройство теплового насоса для отопления дома 
Внутренний контур теплового насоса заполнен фреоном (безопасной его модификацией). Фреон, имея очень низкую температуру кипения, проходя через испаритель, превращается из жидкого состояния в газообразное. Это происходит при низком давлении и температуре -5С. Из испарителя газообразный фреон попадает в компрессор, где он сжимается до высокого давления и высокой температуры. Далее горячий газ поступает во второй теплообменник, конденсатор. В конденсаторе происходит теплообмен между горячим газом и теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления дома. Фреон отдает свое тепло в систему отопления, охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, а нагретый теплоноситель системы отопления поступает к отопительным приборам. После прохождения через конденсатор жидкий фреон может быть еще более охлажден, а температура прямой воды системы отопления увеличена посредством дополнительно установленного сабкулера. Давление фреона, тем не менее, все еще остается высоким. При прохождении фреона через редукционный клапан давление понижается, и он попадает в испаритель, и цикл повторяется снова. Продолжение Схема действия
- Охлажденный теплоноситель, проходя по внешниму трубопроводу нагревается на несколько градусов.
- Внутри теплового насоса теплоноситель, проходя через теплообменник, называемый испарителем, отдает собранное из окружающей среды тепло во внутренний контур теплового насоса. Внутренний контур теплового насоса заполнен хладоагентом. Хладоагент, имея очень низкую температуру кипения, проходя через испаритель, превращается из жидкого состояния в газообразное. Это происходит при низком давлении и температуре от +20 до -5°С.
- Из испарителя газообразный хладоагент попадает в компрессор, где он сжимается до высокого давления и высокой температуры.
- Далее горячий газ поступает во второй теплообменник, конденсатор. В конденсаторе происходит теплообмен между горячим газом и теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления дома. Хладоагент отдает свое тепло в систему отопления, охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, а нагретый теплоноситель системы отопления поступает к отопительным приборам.
- При прохождении хладоагента через редукционный клапан давление понижается, хладоген попадает в испаритель, и цикл повторяется снова.
|
|