Тепловые насосы — это компактные отопительные установки, предназначенные для автономного обогрева и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений. Они экологически чисты, так как работают без сжигания топлива и не производят вредных выбросов в атмосферу, а также чрезвычайно экономичны, поскольку при подводе к тепловому насосу, например, 1 кВт электроэнергии, в зависимости от режима работы и условий эксплуатации, производит до 3-4 кВт тепловой энергии.
Применение тепловых насосов различной тепловой мощности является принципиально новым решением проблемы теплоснабжения и позволяет в зависимости от сезона и условий работы достигать максимальной эффективности в их работе. Тепловые насосы имеют большой срок службы до капитального ремонта (до 10-15 отопительных сезонов) и работают полностью в автоматическом режиме. Обслуживание установок заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле режима работы. Срок окупаемости оборудования не превышает 2-3 отопительных сезонов.
Можно ли изготовить тепловой насос своими руками — принцип работы теплового насоса
Тепловым насосом называется машина, которая поглощает низкопотенциальную теплоту из окружающей среды с температурой 4-6 градусов Цельсия и выше и передает ее в систему теплоснабжения потребителей в виде нагретой воды или воздуха. Передача тепла производится рабочим телом — хладагентом (фреоном). Электроэнергия, потребляемая тепловым насосом, тратится лишь на перемещение фреона по системе с помощью компрессора точно так же, как в холодильных машинах.
Система работает как котел при отоплении и как кондиционер при охлаждении. Зимой система тепло неостывшей земли передает в дом. Этот же цикл используется и при нагреве воды. Летом излишки тепла в доме передаются через теплообменник в обратном направлении.
Источником тепла может быть скалистая порода, земля, вода или, например, воздух. Охлажденный теплоноситель, проходя по трубопроводу, уложенному в землю (озеро) 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 хладогеном. Хладоген, имея очень низкую температуру кипения, проходя через испаритель, превращается из жидкого состояния в газообразное. Это происходит при низком давлении и температуре -5 С. Из испарителя газообразный хладоген попадает, а 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. Хладоген 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 хладоген может быть еще более охлажден, а температура прямой воды системы отопления увеличена посредством дополнительно установленного сабкулера. Давление хладогена, тем не менее, все еще остается высоким. При прохождении хладогена через редукционный клапан давление понижается, хладоген попадает в испаритель, и цикл повторяется снова.
В качестве низкопотенциального источника тепловой энергии для обогрева дома может быть использовано тепло естественного происхождения (наружный воздух; тепло грунтовых, артезианских и термальных вод; воды рек, озер, морей и других незамерзающих природных водоемов).
Получение тепла из скважины — наиболее распространенный тип устройства внешнего коллектора. Обычно используется скважина, аналогичная скважине для водоснабжения. В зависимости от мощности теплового насоса и глубины залегания грунтовых вод глубина скважины может составлять от 50 до 200 метров. Этот тип устройства внешнего коллектора наиболее удобен, т.к. не требует много места.
При сборе тепла с участка земли в землю на глубину 0,8 — 1 м укладывается труба диаметром 25 — 40 мм, как при укладке контуров теплого пола. В зависимости от мощности теплового насоса общая длина труб может составлять несколько сотен метров.
Если поблизости есть водоем, то можно уложить внешний контур на дно водоема. Это сократит длину внешнего контура до 2 раз.
Тепловые насосы комплектуются системой управления и автоматики, которая поддерживает заданный режим работы теплового насоса.
Энергетическая эффективность применения тепловых насосов зависит от температуры низкопотенциального источника и будет тем выше, чем более высокую температуру он будет иметь.
Экономическая эффективность применения тепловых насосов зависит от:
— температуры низкопотенциального источника тепловой энергии;
— стоимости электроэнергии в регионе;
— себестоимости тепловой энергии, производимой с использованием различных видов топлива.
Использование тепловых насосов вместо традиционно используемых источников тепловой энергии экономически выгодно ввиду:
— отсутствия необходимости в закупке, транспортировке, хранении топлива и расходе денежных средств, связанных с этим;
— высвобождения значительной территории, необходимой для размещения котельной, подъездных путей и склада с топливом.
Установка не нарушает целостность интерьера и концепцию фасада здания, так как нет внутреннего и внешнего блока, занимает минимум пространства и о ней станет известно вашим гостям только, если вы этого захотите.
Установка этих систем потребует проведения внутренних электромонтажных работ, прокладку внутренних воздуховодов, монтаж внешнего теплообменника. Стоимость этих работ зависит от ваших требований и расценок монтажной фирмы. Различают следующие конструкции геотермальных насосов:
— насос с открытым циклом: теплоноситель подается непосредственно из водоема и после прохождения цикла охлажденным возвращается обратно;
— насос с закрытым циклом: теплоноситель прокачивается через замкнутый контур, который может быть проложен глубоко в земле или по дну водоема. Это более экологически безопасный метод, чем открытый цикл;
— насос с горизонтальным теплообменником: замкнутый контур теплообменника укладывается горизонтально в глубокие траншеи;
— насос с вертикальным теплообменником: замкнутый контур теплообменника устанавливается вертикально в подготовленные отверстия. Применяется в тяжелом грунте или при ограниченности пространства участка. Наиболее эффективным считается тепловой насос с замкнутым циклом: теплоноситель прокачивается через замкнутый контур, который может быть проложен глубоко в земле или по дну водоема.
При работе этих систем используется возобновляемое тепло солнечного излучения, которое накоплено в земле. Поэтому применение тепловых насосов снижает затраты энергии полученной путем сжигания топлива и соответственно снижает выброс в атмосферу токсичных веществ. Кроме того, применение воздушных систем отопления позволяет контролировать состояние воздуха в Вашем доме, удалять вредные примеси, частицы пыли, споры, различные аллергены и запахи.
Учитывая компактность, экономичность и простоту в обслуживании, тепловые насосы по совокупности эксплуатационных параметров могут представлять интерес для различных категорий потребителей тепловой энергии.
Комментарии