Виды тепловых насосов в зависимости от использования теплового источника

Тепловой насос "грунт-вода"

Грунт – это наиболее универсальный источник рассеяного тепла. Он аккумулирует солнечную энергию и целый год подогревается от земного ядра. При этом он всегда "под ногами” и способен отдавать тепло в независимости от погоды. На глубине 5-7 м температура практически постоянная на протяжении всего года.

Более того, в верхних слоях земли минимальное значение температуры достигается на несколько месяцев позже от пиков морозов – потребность в интенсивном обогреве с помощью теплового насоса "грунт-вода" до той поры уменьшается. В целом же, грунт достаточно надежно поставляет калории для теплового насоса. Необходимая энергия собирается грунтовым теплообменником, углубленным в землю, и аккумулируется в теплоносителе, который потом подается в испаритель теплового насоса и возвращается назад за новой порцией тепла. В качестве такого носителя используется незамерзающая, экологически безопасная жидкость (ее еще также называют “рассолом” или антифризом). В большинстве тепловых насосов "грунт-вода" используется раствор воды и пропиленгликоля или этиленгликоля.

Существует два типа коллекторов: грунтовый коллектор и грунтовый зонд. Выбор зависит от особенностей каждого участка, его площади, геологии и т.д. Грунтовый коллектор (горизонтальный) представляет собой длинную трубу, горизонтально уложенную под слоем грунта, этиленгликоля или пропиленгликоля.

 

Рисунок 7.2 - Схема теплового насоса с горизонтальным коллектором

 

При использовании в качестве источника тепла участка земли трубопровод зарывается в землю на глубину 1 м. Минимальное расстояние между соседними трубопроводами — 0,8-1 м.

Специальной подготовки почвы, засыпок и т.п. не требуется. Предпочтения к грунту — желательно использовать участок с влажным грунтом, идеально с близкими грунтовыми водами, однако сухой грунт не является помехой — это приводит лишь к увеличению длины контура. Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 метр трубопровода 20-30 Вт. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходим земляной контур длинной350-450 метров, для укладки такого контура потребуется участок земли площадью около 400 кв. метров (20х20 м.). Необязательно укладывать контур ниже уровня промерзания почвы — глубина в 1 м является оптимальной. Что касается садовой растительности — при правильном расчете контур не оказывает влияния на зеленые насаждения.

Рисунок 7.3 - Схема теплового насоса с вертикальным коллектором

 

Грунтовые зонды (вертикальные коллекторы) – это системы длинных труб, опускаемых в глубокую скважину (50-150 м). Здесь нужно совсем немного земли, зато требуются дорогостоящие бурильные работы. При использовании в качестве источника тепла скалистой породы трубопровод опускается в скважину. Не обязательно использовать одну глубокую скважину, можно пробурить несколько неглубоких, более дешевых скважин, главное получить общую расчетную глубину.
Для предварительных расчетов можно использовать следующее соотношение — на 1 метр скважины приходится 50-60 Вт тепловой энергии.

Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходима скважина глубиной 170 метров.

Тепловой насос "вода-вода". Солнце нагревает воду в морях, озерах и других водных источниках. Солнечная энергия накапливается в воде и донных слоях. Редко температура снижается ниже +4 °С.

Рисунок 7.4 - Схема теплового насоса с использованием водоема

 

Чем ближе к поверхности, тем температура больше варьируется в течение года, а в глубине - она относительно стабильна. Полиэтиленовые трубы для отбора тепла укладывается на дне или в грунте дна, где температура еще немного выше, чем температура воды. Важно, чтобы трубы снабжались отягощающим грузом для предотвращения всплытия или имели каркас. Чем ниже они залегают, тем меньше риск повреждения. Вода, как источник низкопотенциального тепла для теплового насоса очень эффективна. Если поблизости находится озеро, река или большой водоем, водоемное тепло является хорошим альтернативным вариантом.

Коллектор опускают на дно, и тепло извлекают даже в холодные зимние дни. Источником тепла в данном типе тепловых насосов могут быть поверхностные (реки, озера) или почвенные воды (скважины), а также сбросовая вода технологических установок. Сами насосы почти не отличаются от тех, которые работают на земляном контуре. Но благодаря более высокой температуре теплоносителя зимой годовая эффективность применения устройств типа «вода-вода» оказывается наивысшей

Сами тепловые насосы "вода-вода" практически не отличаются от тех, которые работают с "рассолом". Но благодаря более высокой температуре теплоносителя зимой, годовая эффективность использования таких тепловых насосов оказывается наивысшей.

Тепловой насос "воздух-вода". По универсальности применения в наших климатических условиях этот тип насосов пока проигрывает другим разновидностям. Хотя сами насосы дешевле, и прокладки труб или бурения скважин не требуется, из морозного воздуха много тепла не отберешь.

Поэтому такие тепловые насосы рекомендуется использовать только в южных областях, где максимальная температура зимой не опускается ниже -15 °С.

Конструктивно устройства типа «воздух-вода» выполняются согласно двух компоновочных схем: сплит и моно.

В первом случае установка состоит из двух блоков, соединенных коммуникациями. Один, наружный, включает мощный вентилятор и испаритель (монтируется на участке недалеко от дома); второй, внутренний, содержит конденсатор и автоматику и устанавливается в помещении. Компрессор может располагаться или снаружи, чтобы не шумел в доме, или во внутреннем модуле.

 

Рисунок 7.5 - Схема теплового насоса с использованием воздуха

 

В моноблоках все элементы собираются в общем корпусе и монтируются в доме, а с улицей соединяются гибким воздуховодом. Есть моноблоки, допускающие как наружный, так и внутренний монтаж.

Также, воздушные тепловые насосы могут использовать удаляемые тепловые сбросы самого помещения (сбросную воду, вентиляционные выбросы, дымовые газы и т.д.), утилизируя их тепло, с последующим обеспечением теплоносителя для отопления и горячего водоснабжения.

Тепловой насос "воздух-воздух". Кроме вышеперечисленных источников теплонаносная установка может использовать тепловые сбросы самого жилья для отопления и горячего водоснабжения: сбросную воду, а также вентиляционные выбросы и дымовые газы.

Рисунок 7.6 - Схема теплового насоса с использованеим отработанного воздуха

 

В последнем случае вытяжная система должна быть оборудована действующим вентиляционным агрегатом. Данная комбинация улучшает вентилирование дома и уменьшает проблемы с плесенью, сыростью, радоновой загазованностью.

При установке специального наружного блока не нужна скважина, а так же контура в земле или в воде для работы теплового насоса.

В данных тепловых насосах тепловая энергия берется от грунта и, через компрессор, напрямую передается воздуху, который используется для отопления зданий. Тем самым отпадает необходимость в использовании промежуточного теплоносителя (воды). Для получения тепла из теплого воздуха, например, вытяжка системы вентиляции, устанавливается специальная модель теплового насоса с воздушным теплообменником. Тепло из воздуха для системы отопления и горячего водоснабжения также можно собирать на производственных предприятиях, например, на хлебопекарнях, предприятиях по производству керамики и т.п. предприятиях с большим количеством вырабатываемого теплого воздуха. Кстати, тепловой насос вырабатывает тепло не, только, в отопительный период, тепло для системы горячего водоснабжения вырабатывается круглый год.

 





Дата добавления: 2020-04-13; просмотров: 301; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поделитесь с друзьями:

Вы узнали что-то новое, можете расказать об этом друзьям через соц. сети.

Поиск по сайту:

Введите нужный запрос и Знаток покажет, что у него есть.
Znatock.org - Знаток.Орг - 2017-2021 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.009 сек.