Суббота, 22.02.2020, 16:30
Приветствую Вас Гость | Регистрация

| Вход

Преимущества и недостатки тепловых насосов, принцип работы, установка

 

Внимание, мы переехали! Нас можно найти по адресу termoteh.in.ua

 

Зачем нужен тепловой насос? Когда следует выбрать тепловой насос? Преимущества тепловых насосов

 

 

 

Тепловой насос – это источник энергии для вашей системы отопления и горячего водоснабжения, а также источник холода для системы кондиционирования. Основное отличие теплового насоса от других генераторов тепловой энергии, например, электрических, газовых и дизельных генераторов тепла заключается в том, что при производстве тепла до 80% энергии извлекается из окружающей среды. Тепловой насос «выкачивает» солнечную энергию, накопленную за теплое время года, из грунта, скальной породы или озера.

 

 

 

В каком случае стоит сделать выбор в пользу теплового насоса как основного источника тепла в доме? Какие положительные стороны?

 

 

Прежде всего, выбирая тепловой насос, вы выбираете комфорт. Вы избавляетесь от топливного хозяйства создающего повышенную пожароопасность вашего дома. Нигде в доме не пахнет дизельным топливом, вы не думаете о том, что оно скоро закончится и надо заказывать еще. У вас нет дымовой трубы, иногда шумящей по ночам и проходящей сквозь весь дом. Если вам не хватает подключенной электрической мощности на отопление – 20% от необходимой электрической мощности всегда можно выделить.

 

 

И, конечно, установка теплового насоса - это экономия энергии и денег. На сегодняшний день в Украине стоимость производства тепловой энергии значительно зависит от вида «топлива»: самым дешевым является природный газ, затем твёрдое топливо, электроэнергия и дизтопливо. Тепловые насосы производят самую дешёвую тепловую энергию: на 20-150% дешевле газа (в зависимости от годичного потребления), на 50-70% дешевле угля и топливных брикетов, в 4 раза дешевле электричества.

 

 

И ещё, по прогнозам Мирового Энергетического Комитета к 2020 году доля геотермальных тепловых насосов в отоплении составит 75%.

 

 

Принцип действия теплового насоса

 

 

Источником тепла для геотермального насоса может быть земля, вода и даже 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 -5оС. Из испарителя газообразный хладоген попадает в 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. 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.





 

 

Источник энергии. Необходимые требования

 

 

Источником энергии может быть грунт, скальная порода, озеро, вообще любой источник тепла с температурой - 1 градус Цельсия и выше, доступный в зимнее время. Это может быть река, море, выход теплого воздуха из системы вентиляции или какого-либо промышленного оборудования.

 

 

Внешний контур, собирающий тепло окружающей среды, представляет собой полиэтиленовый трубопровод, уложенный в землю или в воду. Теплоноситель – 30% раствор этиленгликоля, этилового спирта либо пропиленгликоля.

 

 

 

Скважина.

При использовании в качестве источника тепла скалистой породы трубопровод опускается в скважину. Не обязательно использовать одну глубокую скважину, можно пробурить несколько не глубоких, 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 либо несколько менее глубоких скважин.

Геотермальная установка

 

 

 

Земляной контур.

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..30Вт. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходим земляной контур длинной 350..450 метров, для укладки такого контура потребуется участок земли площадью около 400 кв. метров (20м*20м).

Не обязательно 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.

Грунтовая установка

 

 

Водоём.

При использовании в качестве источника тепла воды ближайшего озера, реки контур укладывается на дно. Этот вариант является идеальным с любой точки зрения – короткий внешний контур, «высокая» температура окружающей среды (температура воды в водоеме зимой всегда положительная), высокий коэффициент преобразования энергии тепловым насосом, низкая стоимость работ по укладке.

Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 метр трубопровода 30 Вт. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходимо уложить в озеро контур длинной 300 метров.

Для того чтобы трубопровод не всплывал, на 1 погонный метр трубопровода устанавливается около 5 кг груза.

Водяная установка

 

 

 

 

 

Дополнительные функции теплового насоса

 

Горячее водоснабжение

 

 

Тепловой насос вырабатывает тепло не только в отопительный период, тепло для системы горячего водоснабжения вырабатывается круглый год. А для среднего загородного дома затраты на приготовление горячей воды составляют около 15-20 процентов. Все тепловые насосы фирмы Nibe имеют встроенный бойлер.

 

 

Пиковый электродогрев

 

 

Практически во всех моделях тепловых насосов дополнительно установлен электронагреватель. Зачем? Дело в том, что при выборе отопительной установки номинальная мощность рассчитывается исходя из максимальной потребности тепла, т.е. для покрытия тепловой нагрузки в самый холодный зимний день. Для Запорожья, например, минимальная расчетная температура минус 26 градусов Цельсия.

 

 

Однако, исходя из многолетних наблюдений время стояния такой температуры всего лишь несколько дней в году и то не в каждом, а это значит, что при расчете на максимальную мощность значительная часть потенциала теплового насоса будет использоваться очень редко. Для выбора соотношения мощностей теплового насоса/электронагревателя существует специальный интегральный график, кстати, обладающий свойством универсальности для всех регионов Украины.

 

 

Из графика можно увидеть, что если источник тепла будет состоять из 2-х источников, один дорогостоящий, но вырабатывающий «дешевую» энергию (тепловой насос) с номинальной мощностью 60 % от расчетной нагрузки, и другой, дешевый, но вырабатывающий «дорогую» энергию (электронагреватель), то за год первый источник выработает приблизительно 92% энергии, а второй около 8% энергии. Такая комбинация позволяет снизить стоимость капитальных затрат и увеличить срок окупаемости теплонасосной установки.

 

 

Пассивное и активное кондиционирование

 

 

Принцип холодоснабжения очень прост. В зимнее время тепловой насос «трансформирует» тепло из окружающей среды для использования в стандартной системе отопления. Летом, наоборот, «холод» из скважины (7-9oC) используется, чтобы создать необходимый климат в помещениях дома. Фанкойлы подключается к внешнему коллектору, а принцип работы системы холодоснабжения такой же, как и системы отопления, за исключением того, что вместо радиаторов используются фанкойлы.

 

 

Пассивное охлаждение

 

 

При пассивном охлаждении компрессор теплового насоса не работает, и теплоноситель просто циркулирует между скважиной и фанкойлами. Таким образом, холод из скважины напрямую поступает в систему кондиционирования.

 

 

Активное охлаждение

 

 

Если пассивного охлаждения не достаточно, в системе кондиционирования используется холод, производимый тепловым насосом. При этом автоматически включается компрессор теплового насоса, и теплоноситель из скважины дополнительно охлаждается тепловым насосом.

 

 

Рекуперация энергии вытяжного воздуха

 

 

Данная функция организуется в виде дополнительного внешнего контура-модуля, установленного в выходном канале вентиляции. Особенно полезна эта опция для ресторанов, хлебопекарен и др. предприятия с повышенным выделением тепла. Также для реализации данной функции в гамме изделий Nibe существуют отдельные небольшие (и недорогие) теплонасосы.

 

 

Подогрев бассейна, осушение воздуха в бассейне

 

 


 

 

Система отопления – тепловой насос и водяной теплый пол

 

 

Теплый пол и тепловой насос – это наиболее эффективное сочетание. Энергия не только «производится» экономно, но и экономно распределяется! Тепловой насос по сравнению с традиционной теплогенерирующей установкой позволяет сэкономить до 80% энергоресурсов, если же сравнивать систему отопления теплый пол с традиционной «радиаторной» системой отопления, то экономия энергии достигает 10-15 процентов. Более того, отношение затраченной электроэнергии к выработанной тепловой энергии тепловым насосом, «КПД» теплового насоса, во многом зависит от системы отопления, для которой поставляет тепло тепловой насос. Чем меньше расчетная температура теплоносителя, тем больше эффективность теплового насоса. В силу технических ограничений обычно температура, подаваемая в систему отопления из теплового насоса, не превышает 55oС, причем температура обратной воды не должна превышать 50oС.

 

 

При радиаторной системе отопления необходимо специально рассчитывать отопительные приборы, чтобы использовать теплонасосную установку. При использовании системы отопления теплый пол никаких специальных расчетов не требуется, эти системы как будто созданы друг для друга!

 

Даже при правильном расчете радиаторной системы отопления использование системы отопления «теплый пол» всегда будет давать более эффективное использование энергии, накопленной в окружающей среде, потому что температура теплоносителя 30-40 градусов неприемлема при реальных размерах радиаторов. А это 20-25% из общего процента экономии энергии!

 

Модели тепловых насосов и их характеристики Вы можете посмотреть в Каталоге тепловых насосов фирмы Nibe. Если у Вас возникнут какие либо вопросы, наши специалисты всегда готовы предоставить Вам необходимые консультации.

 

 

 

 

 

Форма входа
Подкатегории
В Украине [17]
Новости альтернативной энергетики в Украине
В мире [41]
Новости альтернативной энергетики в мире
Поиск
Архив материалов
Статистика










Форма входа
Подкатегории
В Украине [17]
Новости альтернативной энергетики в Украине
В мире [41]
Новости альтернативной энергетики в мире
Поиск
Архив материалов
Статистика