Тепловые насосы что это такое – Все о канализации

Содержание

Тепловые насосы что это такое – Все о канализации

“О тепловом ресурсе сточных вод и его использовании”

Васильев Г.П., д.т.н.,; Закиров Д.Г., д.т.н.; Абуев И.М., инженер; Горнов В.Ф., инженер

Истощение запасов традиционного ископаемого топлива и экологический ущерб от его сжигания обусловили значительное повышение интереса к использованию нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) и вторичных энергетических ресурсов (ВЭР). Существенный потенциал ВЭР для применения в энергосберегающих системах теплоснабжения представляет собой тепловая энергия канализационных стоков.

Деятельность человека сопряжена с постоянным использованием горячей воды в бытовых и санитарно-гигиенических целях. Затрачивая тепловую энергию на нагрев воды в системах горячего водоснабжения, мы, затем сбрасываем её со сточными водами в канализационные системы, теряя безвозвратно и, к тому же, вызывая тепловое загрязнение окружающей среды.. Таким образом, везде, где обитает и осуществляет хозяйственную деятельность человек, существует постоянный значительный источник низкопотенциальной теплоты в виде тёплых канализационных сточных вод.

Энергетический потенциал сточных вод по регионам России по данным 2001 г. приведен в таблице 1 и на диаграмме рис. 1.

Технический тепловой потенциал сточных вод характеризуется технологической готовностью отечественной инженерной техники к реализации и внедрению проектов теплоснабжения с использованием теплоты сточных вод.

Существуют отечественные и зарубежные примеры успешной реализации технологии утилизации сточных вод для целей теплоснабжения.

В России в 2000 г. в г. Перми на канализационно-насосной станции РНС-3 «Гайва» институтом МНИИЭКО ТЭК совместно с МП «Пермводоканал» была разработана и внедрена технология утилизации низкопотенциального тепла неочищенных сточных вод, с применением теплового насоса для нужд теплоснабжения собственно насосной станции (см. рис. 2). В течение 6 лет эта технология обеспечивала теплоснабжение здания РНС.

2004 г. в г. Зеленограде (район Москвы) на районной тепловой станции (РТС) № 3 вступила в строй автоматизированная теплонасосная установка (АТНУ) тепловой мощностью 2000 кВт, утилизирующая теплоту неочищенных сточных вод расположенной поблизости КНС и предназначенная для подогрева исходной воды перед котлами РТС для последующей подачи в открытую систему горячего водоснабжения прилегающего микрорайона (см. рис. 3 и 4). Установка успешно работает в течение 5 лет.

Дальнейшее расширение области внедрение этой энергоэффективной и энергосберегающей технологии необходимо рассматривать в комплексе с технологией канализации сточных вод.

Путь хозяйственно-бытовых и технологических сточных вод в условиях городов состоит из нескольких этапов. Образуясь в зданиях и сооружениях, они собираются в общий выпуск и поступают в самотёчную городскую канализацию. Система подземных самотёчных каналов подаёт сточные воды в канализационно-насосные станции, откуда они напорными трубопроводами подаются на очистные сооружения. После этого уже очищенные сточные воды сбрасываются в естественные водоёмы или на рельеф. По мере движения поток сточных вод увеличивается, достигая максимума на очистных сооружениях. Так, в Москве на десятки тысяч зданий существует около 140 канализационно-насосных станций и всего два крупных блока очистных сооружений (Курьяновские и Люберецкие).

Утилизация теплоты сточных вод может быть реализована на любом этапе, но тепловой ресурс зависит от температуры и расхода сточных вод, соответственно мощность утилизационных установок будет различная.

С другой стороны, мощность этих установок зависит от спроса на тепловую энергию. Так, на очистных сооружениях, где имеется самый большой тепловой потенциал, спрос ограничивается потребностью в тепловой энергии самих очистных сооружений, поскольку они удалены от прочих потребителей, а транспортировка тепловой энергии связана со строительством дорогостоящих теплофикационных сетей. Более привлекательными объектами являются канализационно-насосные станции, расположенные, как правило, в пределах городской застройки. При канализационно-насосных станциях возможно строительство тепловых пунктов горячего водоснабжения прилегающих микрорайонов за счёт утилизации теплоты сточных вод. Одновременно эти пункты могут обеспечить хладоснабжение систем кондиционирования воздуха. На сегодня препятствием является различная ведомственная принадлежность систем канализации и теплоснабжения, отсутствие единого хозяйственного механизма и способа расчёта экономической выгоды от внедрения этой технологии. Этой проблемы нет, если утилизацию теплоты сточных вод выполнять непосредственно у зданий и сооружений, экономический эффект оценивается непосредственно в снижении эксплуатационных затрат на обслуживание здания. Естественно, тепловая мощность утилизации в разных случаях будет существенно отличаться (см. таблицу ниже).


* в зависимости от размеров станций и прилегающих микрорайонов;
** при значительном ресурсе в зависимости от тепловой нагрузки потребителя.

Особняком рассматривается утилизация сточных вод автономных малых зданий и сооружений: сельских домов, коттеджей, придорожных кафе и т. п. В этом случае целесообразно рассматривать утилизаторы теплоты сточных вод совместно с автономными очистными сооружениями. Тепловая мощность таких систем, по-видимому, не превысит 10–15 кВт.

На сегодняшний день наибольший интерес представляют следующие области применения технологии утилизации сточных вод:

  • внутриквартирные теплоутилизаторы для многоэтажных и индивидуальных домов тепловой мощностью от 1 до 3 кВт;
  • придомовые теплоутилизаторы для многоэтажных домов тепловой мощностью от 100 до 300 кВт;
  • теплоутилизаторы на канализационно-насосных станциях для городских и поселковых микрорайонов тепловой мощностью от 400 до 6000 кВт в зависимости от размеров станций и микрорайонов;
  • теплоутилизаторы, совмещённые с местными очистными сооружениями, для индивидуальных домов и коттеджей тепловой мощностью от 10 до 15 кВт;
  • теплоутилизаторы для учреждений водоканала — все объекты технологической цепочки канализации сточных вод; тепловая мощность — в зависимости от тепловой нагрузки потребителя.

Ориентировочные параметры систем утилизации приведены в таблице 2.

Утилизация теплоты сточных вод решает целый комплекс задач — энергосбережение, защита окружающей среды, повышение комфортности жилья, снижение эксплуатационных затрат. Поэтому эта технология должна стать объектом пристального внимания со стороны специалистов, предпринимателей и администраций различного уровня.

Тепловые насосы что это такое – Все о канализации

Отопление объектов канализации

Пользуясь дома водой, мы, как правило, делаем ее теплой или горячей с помощью смесителя на кухне или в ванной. Исползованная вода, загрязненная отходами жизнедеятельности поступает в канализацию, обладая огромным запасом низкопотенциальной тепловой энергии. В то же самое время технологические объекты отапливаются, в основном, электричеством. Температура канализациооных стоков городской канализации достаточно высока ( 12-20ºС), что позволяет говорить о возможности использования тепла канализационных стоков для опопления технологических зданий с помощью тепловых насосов. Нами используется несколько способов отъема тепла от каналиационных стоков:

Читайте также:  Винтовые скважинные насосы - Все о канализации

1. Использование пластиковых труб опускаемых в отстойники канализации по которым циркулирует незамерзающая жидкость;

2. Замена труб канализации на трубы с двойными стенками, где между стеками циркулирует незамерзающая жидкость;

3. Отбор тепла с помощью выносных кожухотрубных теплообменников;

4. Отбор тепла с помощью теплообменников на тепловых трубках;

5. Отбор тепла спомощью медного контура прямого испарения фреона.

Пример реализации

На рисунке представлена схема “теплонасосного” отопления трех технологических зданий по 1500 квадратых метров каждое с общей тепловой мощностью 600 кВт. Отбор тепла от канализационных стоков осуществляется с помощью медного контура прямого испарения фреона. Медная труба, предварительно защищенная от коррозии наматывается на трубу канализации. Фреон, циркулирующий в контуре прямого испарения, испарясь забирает тепло у стоков канализации, которое, преобразуясь в тепловом насосе в высокотемпературное тепло 55ºС используется для отопления технологических зданий. Применено три одноступенчатых тепловых насоса специального исполнения по 200 кВт каждый, которые на данной температуре стоков обеспечивают сезонный коэффициент преобразования равный 6-ти, обеспечив экономию электрической энергии в 6 раз . Срок окупаемости инвестиционных вложений составил 2,5 года .

Тепловой насос: описание, устройство, типы тепловых насосов

Что такое тепловой насос

Тепловой насос можно назвать альтернативой тепловых генераторов, то есть альтернативой всех котлов отопления. Общий принцип работы теплового насоса, можно сравнить с работой холодильника наоборот. Холодильник забирает тепло изнутри холодильника и выбрасывает его в окружающую среду, а тепловой насос забирает низкотемпературное тепло окружающей среды и преобразует его в высокотемпературное тепло для обогрева дома. Источником тепла забираемого тепловым насосом могут стать: термальные воды, грунт, нагретый за теплый период гола, прогретые скалы.

Приведу, пример «сбора» и «выкачивания» тепла. Под фундаментом УШП или в стенах фундамента делается термический аккумулятор. По сути, это геотермальный контур (труба ПНД 32 или ПНД 40) уложенная змейкой.

В летний период, излишки тепла выводятся тепловым насосом в геотермальный контур и так как фундамент УШП утеплен, тепло предается и накапливается в грунте. В зимний период, все тот же, тепловой насос «выкачивает» тепло из грунта и переносит его в дом, расходуя на обогрев теплого пола или в системе отопления дома.

Примечание: Все чаще, системы накопления тепла, устанавливают вместе с солнечными батареями. Дома с такими возобновляемыми источниками отопления называют пассивными домами или дома с пассивным отоплением.

Источники тепла для теплового насоса

Но тепловой насос может забирать тепло не только их рукотворных тепловых аккумуляторах, он возьмет тепло от любых природных накопителей тепла, включая:

Почва (геотермальный контур в примере выше). Контур укладывают змейкой с шагом 800 мм и закапывают в землю на 1000 мм. Для 10 киловатт нужен контур 400±50 метров длиной;

Скважина в скальной породе (1 метр скважины дает 55 Вт, если нужно 10 киловатт, нужна скважина 165-175 метров);

Водоем. Геотермальный контур укладывается на дно водоема. Для 10 киловатт нужен контур в водоеме длиной 300 метров. Трубу придется удерживать на дне. Для этого придется вешать на трубу 5 килограмм «якорей» на каждый метр трубы.

Важно понимать, что все перечисленные источники возобновляемого тепла, должны иметь температуру не менее 1°C, в течение всего зимнего периода.

Преимущества обогрева тепловыми насосами

Преимуществ обогрева тепловыми насосами много, но я выделю один. Экономия средств. Используя тепловой насос вам не нужно, подключать газ, закупать дрова и дизельное топливо для различных отопительных котлов. Отказ от электрического котла отопления значительно снизит оплату за электричество.

Типы тепловых насосов

Тепловые насосы делятся по типу источника низкотемпературного тепла, а именно:

  • Газовые тепловые насосы (используется тепло окружающего воздуха);
  • Водяные тепловые насосы (используется тепло водоемов);
  • Геотермальные тепловые насосы.
  • Есть тепловые насосы использующие тепло кровли, тепло канализации, тепло грунтовых вод.

Время работы тепловых насосов

Тепловые насосы не должны работать постоянно. Их время работы определяется регионом. Приведу пример времени работы теплового насоса в Северо-Западных регионах России.

В таблице вы видите параметр бета-фактор или бета-коэффициент, поясню, что это такое.

Бета-коэффициент

Бета-коэффициент это отношение фактической мощности выбранного теплового насоса, к реальным тепловым потерям дома. Например, бета-коэффициент 0,6 означает, что при теплопотерях дома 10 киловатт установлен тепловой насос на 6 киловатт. Обогрев 94%. Почему так делается. Расскажу в следующих статьях серии «Тепловой насос».

Вывод

В завершении, отмечу, при отоплении тепловым насосом 4 киловатта выделение CO2 на 20-50% меньше чем при отоплении газовым котлом конденсаторного типа.

Тепловые насосы для дома: особенности технологии, сфера применения и стоимость оборудования

Земля – источник неисчерпаемой тепловой энергии, применение которой в быту экологично и экономно.

Нашим подписчикам — скидки на товары для отопления и водоснабжения.

Источником тепла для насосов типа “рассол/вода” является постоянно положительная температура земли.

Источником тепла для насосов типа “вода / вода” являются грунтовые воды.

Покупка и заказ монтажа тепловых насосов у официального диллера имеет ряд преимуществ:

+ 7 (495) 369-37-99
(круглосуточно)

Тепловые насосы успешно используются в быту и промышленности в Европе и США уже более 25 лет. Их особенность состоит в преобразовании так называемого низкопотенциального тепла окружающей среды: земли, воды, воздуха. На российском рынке эта экологичная технология получила распространение сравнительно недавно.

Экспериментальные поселки, которые отапливались при помощи тепловых насосов, существовали еще в Советском Союзе. То, что было смелым экспериментом в двадцатом веке, в двадцать первом – вошло в практику.

Устройство и принцип работы бытового теплонасоса

Тепловой насос – это система, с помощью которой можно переносить тепло от менее нагретого тела к более нагретому, увеличивая температуру последнего. Тепловые насосы являются альтернативными источниками энергии, позволяющими получать дешевое тепло без вреда для окружающей среды.

Принцип работы бытового теплонасоса основан на том факте, что любое тело с температурой выше абсолютного нуля обладает запасом тепловой энергии. Этот запас прямо пропорционален массе и удельной теплоемкости тела. Если в этом контексте обратить внимание, например, на моря, океаны, подземные воды, обладающие огромной массой, можно прийти к выводу, что их грандиозные запасы тепловой энергии можно частично использовать для отопления домов без ущерба мировой экологической обстановке. «Взять» тепловую энергию какого-либо тела можно, если охладить его. Грубый расчет выделяемого при этом тепла возможен по формуле: Q = C*M*(T2 − T1), где Q − полученное тепло, C − теплоемкость, M – масса, T1 − T2 − температура, на которую было произведено охлаждение тела. Формула показывает, что при росте массы теплоносителя разница температур может быть небольшой. Например, охлаждая 1 кг теплоносителя от 1000 до 0 o С, можно получить столько же тепла, сколько даст охлаждение 1000 кг от 1 до 0 o С.

Читайте также:  Помповые насосы - Все о канализации

Типы тепловых насосов

По виду передачи энергии тепловые насосы бывают двух типов:

  • Компрессионные. Основные элементы установки – это компрессор, конденсатор, расширитель и испаритель. Используется цикл сжимания-расширения теплоносителя с выделением тепла. Этот тип тепловых насосов прост, высокоэффективен и наиболее популярен.
  • Абсорбционные. Это теплонасосы нового поколения, использующие в качестве рабочего тела пару абсорбент-хладон. Применение абсорбента повышает эффективность работы теплового насоса.

По источнику тепла выделяют тепловые насосы:

  • Геотермальные. Тепловая энергия берется из грунта или воды.
  • Воздушные. Тепло извлекается из атмосферы.
  • Использующие вторичное тепло. В качестве источника тепла используются воздух, вода, канализационные стоки.

По виду теплоносителя входного/выходного контура:

  • Тепловые насосы «воздух-воздух». Этот вид тепловых насосов забирает тепло у более холодного воздуха, еще больше понижая его температуру, и отдает его в отапливаемое помещение.
  • Тепловые насосы «вода-вода». Используется тепло грунтовых вод, которое передается воде для отопления и горячего водоснабжения.
  • Тепловые насосы «вода-воздух». Используются зонды или скважины для воды и воздушная система отопления.
  • Тепловые насосы «воздух-вода». Атмосферное тепло используется для водяного отопления.
  • Тепловые насосы «грунт-вода». Трубы прокладываются под землей, и по ним циркулирует вода, забирающая тепло из грунта.
  • Тепловые насосы «лед-вода». Для нагревания воды в системе отопления и горячего водоснабжения используется тепловая энергия, которая высвобождается при получении льда. Замораживание 100-200 л воды способно обеспечить обогрев среднего дома в течение часа.

Расчет эффективности тепловых насосов для отопления

Для того чтобы тепловой насос был эффективным, он должен давать тепловой энергии больше, чем потреблять электрической. Это соотношение называется коэффициентом преобразования. Коэффициент преобразования может меняться в зависимости от разницы температур входного и выходного контура. Чем холоднее снаружи, тем менее эффективна система. Для разных типов тепловых насосов коэффициент преобразования может варьироваться от 1 до 5. Для объективной оценки теплового насоса требуется дополнительный параметр годовой эффективности.

Эффективность конкретного теплового насоса будет зависеть от множества факторов, и ее расчет достаточно сложен. Дать обобщенную формулу, которая бы работала всегда, практически невозможно. Поэтому каждый конкретный случай требует обращения к экспертам, которые в зависимости от поставленной задачи и ее условий подберут необходимый тип теплового насоса и объем хладагента.

Сферы применения и степень распространения

Тепловые насосы востребованы прежде всего в случаях, когда другие способы организации системы отопления обходятся значительно дороже. Растущая распространенность тепловых насосов на производстве и в быту связана со следующими их преимуществами:

  • Экономичность. Для передачи в отопительную систему 1 кВт•ч тепловой энергии, установке требуется в среднем затратить всего 0,2-0,35 кВт•ч электроэнергии.
  • Простота эксплуатации.
  • Упрощение требований к системам вентиляции помещений, повышение уровня пожарной безопасности.
  • Возможность переключения с зимнего режима отопления на летний режим кондиционирования.
  • Компактность и бесшумность, что делает тепловой насос привлекательным для отопления частного дома.

По данным Европейской ассоциации тепловых насосов, до недавнего времени европейский рынок этого оборудования был в основном сосредоточен во Франции. В последние несколько лет рынки стали расширяться в Германии, Великобритании и Восточной Европе. По оценке Мирового энергетического комитета, уже в ближайшие пять лет доля отопления и горячего водоснабжения от тепловых насосов будет составлять в развитых странах не менее 75%.

Общий недостаток тепловых насосов – не очень высокая температура нагреваемой воды. Как правило, она составляет 50-60 o С.

Это интересно!

Впервые в Москве теплонасосная система горячего водоснабжения для многоэтажного дома была сдана в эксплуатацию в микрорайоне Никулино-2 в 2002 г. Проект был реализован при участии Министерства обороны РФ.

Стоимость оборудования

Традиционное решение для частных домов и коттеджей – газовое отопление. Однако вариант теплового насоса значительно выгоднее и удобнее. Чтобы установить газовый котел, требуются специальный дымоход, вентиляция, а также целый набор разрешительных документов. Применение тепловых насосов избавит вас от этих проблем и существенно сэкономит ваши средства. Чтобы провести газ в Подмосковье, потребуется около $20 000, и это в том случае, если ваш дом удален от газопровода менее, чем на 1 км, – иначе затраты вырастут в несколько раз! Помимо этого, придется учесть скорость работы отечественных газовщиков. Установка теплового насоса «под ключ» стоит от $15 000, а работы занимают всего 2-3 недели.

Из всего вышесказанного можно сделать однозначный вывод: использование тепловых насосов – это эффективное, простое в монтаже, экологичное и экономичное решение для организации отопления и горячего водоснабжения в частном доме.

Объ­ем меж­ду­на­род­но­го рын­ка теп­ло­вых на­со­сов тро­е­крат­но пре­вы­ша­ет ры­нок во­ору­же­ний и со­став­ля­ет $125 мл­рд. По про­гно­зам Ми­ро­во­го энер­ге­ти­чес­ко­го со­ве­та (World Energy Council – WEC), к 2020 го­ду 3/4 со­во­куп­но­го теп­ло­с­наб­же­ния в ми­ре бу­дет обес­пе­чи­вать­ся теп­ло­вы­ми на­со­са­ми раз­лич­ных ти­пов. Стра­ны Скан­ди­на­вии уже сей­час вы­хо­дят на эти про­гноз­ные дан­ные. В США фе­де­раль­ным за­ко­но­да­тельст­вом за­креп­ле­но обес­пе­че­ние всех но­вых об­щест­вен­ных зда­ний ис­клю­чи­тель­но теп­ло­вы­ми на­со­са­ми, а пра­ви­тельст­во Гер­ма­нии да­ти­ру­ет каж­дый ки­ло­ватт ус­та­нав­ли­ва­е­мой мощ­нос­ти теп­ло­на­сос­ных сис­тем в раз­ме­ре €200. Как вид­но из при­ве­ден­ных цифр, ры­нок теп­ло­вых на­со­сов пе­ре­жи­ва­ет на­сто­я­щий бум.

ХОТИТЕ ПОСМОТЕРТЬ НАШИ РАБОТЫ?

Купить тепловой насос можно в нашем интернет магазине

Тепловые насосы для отопления частного дома все чаще находят применение в нашей стране для отопления частного дома, офисного здания, гостиницы. Также их часто используют для горячего водоснабжения и нагрева воды в бассейнах. Тепловые насосы способны обеспечить оптимальный температурный режим и микроклимат в помещении, а также могут справиться с задачами кондиционирования. Экономическая составляющая применения тепловых насосов становится все очевиднее. Компания Гео-Комфорт является имеет собственное производство тепловых насосв. Также мы производим продажу, монтаж и сервисное обслуживание тепловых насосов.

Наши преимущества

Собственное производство
Профессионализм Индивидуальное проектирование Высокое качествоВыгодные цены

Новые видео по тепловым насосам

Виды тепловых насосов

Продажа надежного сертифицированного оборудования для отопления, водоснабжения и канализации от европейских производителей на выгодных условиях — основная специализация интернет-магазина Гео-Комфорт.

Наш магазин отопительной техники предлагает купить:

  • отопительное оборудование и комплектующие для систем отопления (котлы, бойлеры, радиаторы, внутрипольные конвекторы, трубы и другие комплектующие для систем отопления и водяного теплого пола, котельное оборудование и т.п.);
  • комплектующие для систем водоснабжения (насосы, водонагреватели проточные, компоненты для очистки воды и т.п.);
  • оборудование для систем канализации (септики, канализационные и дренажные насосы и т.п.).

ВХОД В ИНТЕРНЕТ-МАГАЗИН

Большая часть оборудование произведено в европейских странах и сертифицировано для применения на территории России. Мы работаем с такими брендами как REHAU , VIESSMANN , GIACOMINI , DE DITERICH , BAXI , ELSEN , KERMI , OVENTROP , REFLEX и многие другие. Интернет –магазин отопительной техники. Низкие цены, бесплатная доставка по Краснодару. Доставка по Краснодарскому краю. Все виды оплат.

Комплектация объектов оборудованием и материалами «под ключ»


Статьи по теплов ым насосам

Тепловые насосы для отопления дома –принцип действия

Многих интересует принцип действия теплового насоса.

Все очень просто. В каждом доме есть обычный бытовой холодильник. Это тот же тепловой насос, только наоборот. Когда мы ставим кастрюлю с супом во внутрь, то холодильник отбирает тепло от супа и «выбрасывает» его в кухню. Т.е., через какое-то время суп остывает, а стенки холодильника становятся горячими. Вот эти горячие стенки и есть тепло которое забрали у супа.

Теперь в камеру холодильника поместим коробки с землей. Холодильник также отберет тепло из земли и отдаст это тепло в кухню. Только в этом случае земля отдаст тепло и все, а в случае, если холодильник без компрессора и конденсатора (это наши горячие трубки) зарыть в огороде, то компрессор не будет выключаться, потому что, как только он охладит рядом с собой землю и появится перепад температур, то тепло земли устремится в направлении холодильника. Это тепло будет поступать вечно. Если же мы горячие трубки поместим в тазик с водой, то вода нагреется. Вот и весь принцип. Низкопотенциальное тепло забираем от земли и с помощью компрессора нагреваем газообразный фреон, который через теплообменник нагревает воду в системе отопления. Это примитивное объяснение работы теплового насоса. Теперь немного физики и устройства.

Основные элементы теплового насоса участвующие в отоплении дома:

Компрессор

Компрессор – сердце всей системы. Чаще всего, компрессоры в тепловых насосах устанавливаются от известных производителей. Такие компрессоры имеют высокое качество сборки и надежность.

Теплообменник 1 (испаритель)

Теплообменник 2 (конденсатор)

Теплообменники. Чаще всего в тепловом насосе применяется паянный теплообменники. Он состоит из нескольких пластин спаянных между собой герметично. С одной стороны пластины подается жидкость, с другой фреон.

Испаритель – это теплообменник, в котором фреон из жидкого состояния превращается в газообразное.

Конденсатор – это теплообменник в котором наоборот, фреон из газообразного состояния превращается в жидкое.

Контроллер

Контроллер – «мозги» теплового насоса, который управляет работой всей системой и обеспечивает защиту оборудования от поломок.

Фреон

Фреон – это посредник, который отбирает тепло у источника энергии и отдает его к потребителю (воде в системе отопления).

Источник энергии

Источник энергии – в качестве источника может служит земля, вода из скважины, водоем, воздух. Это неисчерпаемые источники энергии

Нагреваемая вода в системе отопления

Вода в системе отопления. Это та привычная для нас вода, которая течет по трубам к нашим радиаторам и водяным теплым полам.

Процесс, происходящий внутри теплового насоса

Мы все помним, как в школе нам рассказывали на уроке физики, что вода на Эвересте начинает кипеть при температуре +30С. Это происходит из-за того, что вершина Эверест находится на километры выше от уровня моря и давление там очень низкое.

Тот же принцип использован и в холодильной технике. На стороне испарителя давление низкое и вода или рассол, приходящий из земных глубин имеет невысокую температуру, но все равно такие условия позволяют закипать фреону и превращаться в пар. При этом фреон отбирает тепло от жидкости, пришедшей из земли в испаритель. Для примера. В испаритель может прийти жидкость температурой 0С, а уйти с температурой -4С. Мы отобрали всего четыре градуса, но при большом объеме приходящей жидкости этого достаточно. Единственное, чем выше температура приходящей жидкости, тем экономичней работает тепловой насос, тем дешевле нам обходится отопление. Сам же фреон может кипеть и при более низких температурах, но и давление в системе должно быть более низким. Ниже приведена таблица кипения для самых популярных фреонов

Тот пар, который образовался в результате кипения, засасывается компрессором. В компрессоре происходит сжатие до очень высокого давления. В результате газ нагревается до высокой температуры. Многие помнят, когда накачиваешь велосипедную шину ручным насосом, там, где присоединяется шланг, корпус насоса нагревается. Также и в компрессоре холодильной техники.

Этот нагретый газ поступает во второй теплообменни к, который называется конденсатором. В нем газ превращается в жидкость (конденсируется) и опять идет в испаритель. Цикл замкнулся. В конденсаторе с одной стороны пластины горячий газ, с другой стороны вода из системы отопления. Газ передает тепло воде, нагревая ее и остывает, превращаясь в жидкость. Давление с этой стороны компрессора высокое. Вот и весь принцип действия теплового насоса.

Что такое коэффициент преобразования КОП?

Дальше надо понимать, что чем выше температура жидкости приходит в испарители, и меньше температура на которую необходимо нагреть воду системы отопления, тем выше коэффициент преобразования теплового насоса КОП. Коэффициент преобразования – это соотношение затраченной энергии к произведенной тепловым насосом тепловой энергии. Чем КОП выше, тем выше КПД теплового насоа. Приведем пример. Допустим теплопотери дома 10 кВт. Если из земли жидкость придет около 15С, а воду в теплых полах нам нужно будет нагреть до 35С, то коэффициент преобразования будет около 5. Если из земли придет жидкость около 4С, а воду в системе отопления нужно будет нагреть до 50С, то коэффициент преобразования будет в районе 2,5. Соответственно, в первом случае, чтобы компенсировать теплопотери нам понадобится 2 кВт электричества, во втором 4 кВт. Соответственно и заплатим мы во втором случае в два раза больше.

Геотермальный контур – еще один теплообменник

Если в качестве низкопотенциального тепла используется воздух или вода из скважины, которая затем сливается другую скважину, то мы напрямую забираем тепло у источника и возвращаем его обратно в природу. Если же используется геотермальный контур или вертикальные зонды, то в процессе работы теплового насоса участвует еще один теплообменник. Для внешнего контура обычно используется ПНД труба и теплообмен происходит через стенки трубы. Вышедшая из теплового насоса незамерзающая жидкость (рассол), медленно движется по трубам и собирает тепло земли, нагревается на несколько градусов и возвращается обратно в тепловой насос, где и отдает собранное тепло. Это замкнутая система. В качестве рассола чаще всего используют смесь пропиленгликоля и воды. Температура замерзания такого рассола делается в районе -15С.

Вот и все, что можно рассказать о принципе действие теплового насоса. Правильная установка теплового насоса обеспечивает его надежность на протяжении десятилетий.

Принцип действия теплового насоа – видео

Оцените статью
Добавить комментарий