Теплові насоси

Тепловий насос — енергетично ефективна складова систем кондиціювання повітря

1. Принцип дії теплового насоса.

Використання альтернативних екологічно чистих джерел енергії може запобігти назріванню енергетичної кризи в Україні. Поряд з пошуками і освоєнням традиційних джерел (газ, нафта), перспективним напрямком є ??використання енергії, що накопичується в водоймах, грунті, геотермальних джерелах, технологічних викидах (повітря, вода, стоки та ін.) Однак температура цих джерел досить низька (0-25 ° С) і для ефективного їх використання необхідно здійснити перенесення цієї енергії на більш високий температурний рівень (50-100 ° С). Реалізується таке перетворення тепловими насосами (TH), які, по суті, є парокомпресійними холодильними машинами.

teplovuj-nasos

Низькотемпературне джерело (ІНТ) нагріває випарник, в якому холодоаген кипить при температурі -10 ° С … +5 ° С. Далі тепло, передане холоддгенту, переноситься класичним парокомпресійним циклом до конденсатора, звідки надходить до споживача (ПВТ) на більш високому рівні.

Теплові насоси використовуються у різних галузях промисловості, житловому та громадському секторі. В даний час в світі експлуатується більше 10 млн. теплових насосів різної потужності: від десятків кіловат до мегават. Щорічно парк ТН поповнюється приблизно на 1 млн. штук. Так, у Стокгольмі теплова насосна станція потужністю 320 МВт, використовуючи взимку морську воду з температурою +4 ° С, забезпечує теплом усе місто. У 2004 р. потужність теплових насосів, встановлених в Європі, становила 4 531 МВт, а в усьому світі тепловими насосами була отримана теплова енергія еквівалентна 1,81 млрд. м3 природного газу.

Теплові насоси підрозділяють за принципом дії (компресорні, абсорбційні) і за типом кола передачі «джерело-споживач тепла». Розрізняють такі теплові насоси: повітря-повітря, повітря-вода, вода-повітря, вода-вода, грунт-повітря, грунт-вода, де першим вказується джерело тепла.

Тепловий насос з гідравлічною обв’язкою (водяними насосами, теплообмінниками, запірною арматурою та ін) називають тепловою насосною установкою. Якщо середовище, охолодження у випарнику, така ж, як і середовище, що нагрівається в конденсаторі (вода-вода, повітря-повітря), то шляхом зміни потоків цих середовищ можна змінити режим ТН на зворотний (охолодження на нагрів і навпаки).

У разі, коли оборотність циклу здійснюється зміною напрямку холодогенту за допомогою клапана оборотності циклу, використовують термін «тепловий насос, що працює в оборотному холодильному циклі».

Корисна інформація

2. Низькопотенційні джерела тепла

У системах кондиціонування широко використовуються теплові насоси типу «повітря-повітря». Зовнішнє повітря продувається через випарник, а тепло, що відводиться від конденсатора, нагріває повітря в приміщенні. Перевагою таких систем є доступність повітря. Однак температура повітря (джерела тепла) змінюється у великому діапазоні, досягаючи негативних значень. При цьому ефективність теплового насоса сильно знижується. Так, зміна температури зовнішнього повітря з 7° С до мінус 10° С призводить до зниження продуктивності теплового насоса в 1,5-2 рази.

У теплових насосах з водяними джерелами тепла (річки, озера, моря) використовується накопичена енергія сонця. Ця енергія є ідеальним джерелом для теплових насосів, так як вона надходить безперервно, хоча і є менш доступною, ніж повітря. Температура води в незамерзаючих водоймах не опускається нижче 4 ° С, а артезіанська вода має майже постійну температуру 10 ° С. Враховуючи, що при відборі тепла воду не можна охолоджувати нижче 0 ° С, перепад температури на теплообміннику становить кілька градусів. При цьому для відбору необхідної кількості тепла потрібно збільшувати витрату води.

Контур відбору тепла з водойми може бути відкритим чи закритим. У першому випадку вода з водойми перекачується через охолоджувач, охолоджується і повертається у водойму. Така система вимагає фільтрації подається в охолоджувач води і періодичної чистки теплообмінника. Закритий контур укладається на дно водойми. Орієнтовне значення теплової потужності на 1 м трубопроводу закритого контуру складає близько 30 Вт. Тобто для отримання 10 кВт тепла контур повинен мати довжину 300 м. Для того, щоб контур не спливав, на 1 погонний метр необхідно встановлювати вантаж близько 5 кг.

Енергетично ефективні теплові насоси, що використовують геотермальні і підземні води. У США федеральним законодавством затверджено вимоги щодо обов’язкового використання геотермальних теплових насосів (ГТН) при будівництві нових громадських будівель. У Швеції 50% всього опалення забезпечується геотермальними тепловими насосами. До 2020 р. за прогнозами Світового енергетичного комітету частка геотермальних теплових насосів складе 75%. Термін служби ГТН становить 25-50 років.

У грунтових ТН використовується теплова енергія, накопичена в грунті за рахунок нагріву її сонцем або іншими джерелами. При горизонтальному виконанні трубопровід, в якому циркулює рідина, заривається в землю на глибину нижче рівня промерзання грунту (1,0-1,5 м). Мінімальна відстань між трубами 0,8-1,0 м. Кращим є вологий грунт. Орієнтовне значення теплової потужності на 1 м трубопроводу становить 20-30 Вт Таким чином, для отримання 10 кВт тепла необхідний земляний контур довжиною 350-500 м, який можна розмістити на ділянці землі площею 400-500 м2.

При вертикальному виконанні грунтового ТН буриться свердловина глибиною 60-200 м, в яку опускається U-подібний трубопровід. Термін служби грунтового колектора залежить від кислотності грунту: при нормальній кислотності (pH = 5,0) — 50-75 років, при підвищеній (pH> 5,0) — 25-30 років.

Висновок:

  • Теплові насоси, що використовують поновлювані джерела тепла, є самим енергетично ефективним опалювальним устаткуванням.
  • Системи, побудовані на базі ТН, надійні, безпечні і довговічні.
  • Отримання тепла за допомогою теплового насоса — екологічно чистий технологічний процес.
  • Сучасне кліматичне обладнання дозволяє створити ТН з продуктивністю від десятків кВт до МВт

I am text block. Click edit button to change this text. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.

Корисні сторінки
Кондиціонери
Вентиляція
Іонізатори
Осушувачі повітря
Очищувачі повітря
Зволожувачі повітря
Повітряні завіси
Теплові насоси

Контактна інформація

Наші телефони:
+380-50-4340-904

+380-67-4770-100

Email:
klimat.center.vik@gmail.com
Місцезнаходження: м. Чернівці, вул. Ясська 1
Open your map settings to configure the Google Maps API key. The map can't work without it.
Заказать звонок
+
Жду звонка!