Энергоспецтехнология - Ваш партнер в эенергосбережении - Экономьте с нами

 

Що таке тепловий насос?

Тепловий насос - це компактна опалювальна установка, призначена для автономного обігріву та гарячого водопостачання житлових і виробничих приміщень. Основна відмінність теплового насоса від інших генераторів теплової енергії, наприклад, електричних, газових і дизельних генераторів тепла полягає в тому, що при виробництві тепла до 80% енергії витягується з навколишнього середовища. Тепловий насос «викачує» сонячну енергію, накопичену за теплу пору року, з грунту, скельної породи або озера і навіть повітря.

Принцип роботи

Принцип роботи теплового насосу відображений в циклі Карно, опублікованому ще в 1824 році в його дисертації, і вивчається в шкільному курсі фізики. Практичну теплонасосну систему запропонував лорд Кельвін у 1852 р. під назвою "помножувач тепла". Принципова схема відображена на малюнку.

 

Тепловий насос має чотири основні елементи: конденсатор, дросель, випарник і компресор, крім того, він має два гідравлічні контуру. У випарнику хладагент нагрівається до температури 6-8 ° С, відібраної з навколишнього середовища (землі, води чи повітря), закипає і випаровується. Отриманий пар стискається компресором, і при зростанні тиску температура хладагента піднімається до 35-65 ° С. Ця температура віддається через теплообмінник конденсатора робочої рідини опалювального контура, і хладагент назад конденсується. Дросель скидає тиск в конденсаторі, пропускаючи хладагент у випарник. Цикл замикається.

Принцип опалення геотермальним тепловим насосом заснований на зборі тепла з природи, що оточує будівлю, і викиді зібраного тепла в систему опалення будинку. Тепловий насос ще називають "холодильником навпаки", оскільки принцип дії його аналогічний принципу дії холодильника. Але холодильник забирає з навколишнього середовища і акумулює холод, а тепловий насос - тепло. У випадку, коли будівлю потрібно охолоджувати (кондиціонувати), то відбувається зворотний процес - тепло забирається з будинку і скидається в землю (водоймище).

Таким чином одне устаткування може виконати всі функції по тепло-холодопостачання будівлі - опалювати і кондиціонувати будівлю, гріти воду для гарячого побутового водопостачання та басейнів, охолоджувати льодовий каток або підігрівати дахи і доріжки від льоду і.т.п.

Джерела енергії

Джерелом енергії може бути грунт, скельна порода, озеро, взагалі будь-яке джерело тепла з температурою - 1 градус Цельсія і вище, доступний в зимовий час. Це може бути річка, море, вихід теплого повітря з системи вентиляції або якого-небудь промислового обладнання.

Зовнішній контур теплового насоса, що збирає тепло навколишнього середовища, являє собою поліетиленовий трубопровід, укладений в землю або у воду. Теплоносій - 30% розчин етиленгліколю (або етилового спирту).

Грунт

Мабуть, найбільш універсальне джерело розсіяного тепла. Він добре акумулює сонячну енергію і круглий рік підігрівається від земного ядра. При цьому він завжди "під ногами" і здатний віддавати тепло незалежно від погоди. Адже на глибині температура практично постійна протягом усього року, це забезпечує експлуатацію теплового насоса з високим коефіцієнтом потужності. При використанні як джерело тепла грунту, зовнішній контур, що збирає тепло навколишнього середовища, опускається в свердловину на 50-150м (вертикальний колектор) або закопують на глибину 1,2-2,0 м (горизонтальний колектор).

Вода з водойм

Також як і грунт добре акумулює сонячну енергію. Джерелом тепла може бути як грунтові (підземні) води так і відкриті водойми (озеро, річка, море). Для використання грунтових вод необхідно побудувати водоотборную і скидну свердловину, а також отримати дозвіл відповідних відомств.

При використанні як джерело тепла води найближчого озера, річки контур укладається на дно. Цей варіант є ідеальним з будь-якої точки зору - короткий зовнішній контур, «висока» температура навколишнього середовища (температура води у водоймі взимку завжди позитивна), високий коефіцієнт перетворення енергії тепловим насосом. Плюсом такого способу є відносна дешевизна.

Повітря

Навколишній (атмосферне) повітря особливо легко використовувати в якості джерела тепла, оскільки воно є скрізь і в необмеженій кількості. Теплові насоси дозволяють отримувати тепло з повітря в даний час можуть експлуатуватися майже цілий рік. Однак при низьких температурах коефіцієнт потужності різко зменшується, тому такі насоси рекомендується використовувати в бівалентних схемах опалення.
У порівнянні з іншими видами теплових насосів повітряні теплові насоси вимагають найменших капіталовкладень.

Для отримання тепла з теплого повітря, наприклад, з витяжки системи вентиляції, встановлюється спеціальна модель теплового насоса з повітряним теплообмінником. Тепло з повітря для системи опалення та гарячого водопостачання також можна збирати на виробничих підприємствах, наприклад, на хлібопекарнях, підприємствах з виробництва кераміки і т.п. підприємствах з великою кількістю виробленого теплого повітря.

Переваги системи опалення на тепловому насосі

1. Автономність - оскільки робота теплового насоса не залежить від поставок органічного палива і не потрібно прокладати тепло-газо комунікації.
2. Економічність - тепловий насос використовує введену в нього енергію на порядок ефективніше будь-яких котлів, що спалюють паливо і використовують електричну енергію. Низьке енергоспоживання досягається за рахунок високого ККД системи (від 300% до 700%) і дозволяє отримати на 1 кВт витраченої енергії 3-7 кВт теплової енергії або 15-25 кВт потужності по охолодженню.
3. Універсальність - в одному комплекті обладнання споживач отримує одночасно систему опалювання, охолоджування і нагріву води.
4. Надійність - тепловий насос надійний, його роботою керує автоматика. У процесі експлуатації система не потребує спеціального обслуговування, можливі маніпуляції не вимагають особливих навичок і описані в інструкції.
5. Довговічність - термін служби теплових насосів незрівняно більше, ніж у класичних систем опалення, вони можуть прослужити без особливої ??уваги до себе від 25 до 50 років, і навіть після цього терміну зберігають свою працездатність.
6. Безпека - ці агрегати вибухо і пожежобезпечні. Немає палива, немає відкритого вогню, небезпечних газів або сумішей. Вибухати тут просто нема чому, не можна також учадіти або отруїтися. Жодна деталь не нагрівається до температур, здатних викликати запалення горючих матеріалів. Зупинки агрегату не призводять до його поломок або замерзання рідин. По суті тепловий насос небезпечний не більш ніж холодильник.
7. Комфорт - тепловий насос працює стійко, коливання температури і вологості в приміщенні мінімальні, відсутній шум, застосовується кліматичний контроль.
8. Екологічність - екологічно чистий метод опалення та кондиціонування. Під час роботи відсутні шкідливі викиди в навколишнє середовище CO, СO2, NOх, SO2, PbO2, що призводять до порушення озонового шару, кислотних дощів, не має шкідливого впливу на ваш організм
9. Не вимагає жодних узгоджень: при монтажі теплових насосів не потрібно ніяких узгоджень, немає паперової тяганини.

Окупність

Система опалення на основі теплового насоса - єдина система яка окупається!
Практика показує, що тепловий насос окупається протягом трьох-п'яти опалювальних сезонів. За цей час можна витратити на спалюється паливо стільки грошей, скільки коштував цей насос, але він і далі буде справно давати майже безкоштовне тепло ще років 50. Слід зазначити, що в майбутньому період окупності буде тільки зменшуватися, оскільки ціни на газ будуть постійно зростати випереджаючими темпами порівняно з цінами на електроенергію. Це пояснюється тим, що природний газ є найбільш дорогим енергоносієм, ресурси якого обмежені і близькі до виснаження.