Тепловой насос

Использование энергии земли: тепловые насосы

Модератор: spring

Тепловой насос

Сообщение denisov » Чт сен 10, 2009 11:43 am

Тепловые насосы - знакомые незнакомцы

Человеку свойственно настороженно относиться ко всему новому и незнакомому. Особенно, если это новое стоит немалых денег. Однако, как показывает история, тот, кто не побоялся рискнуть, часто, в дальнейшем, оказывался на шаг впереди сомневавшихся. Те же, в свою очередь, нередко сожалели об упущенном времени. Примерно это, происходит с нашими соотечественниками в их отношении к тепловым насосам — малоизвестному пока в России, виду тепловых генераторов. Мировое же сообщество, уже давно и активно эксплуатирует эти приборы. По прогнозам, доля отопления и горячего водоснабжения с помощью тепловых насосов, в развитых странах мира к 2020 году составит 75%. Замечательным свойством тепловых насосов (ТН), является их способность извлекать теплоту из окружающей среды: грунта, воды водоёмов, и даже окружающего воздуха. Температура этих сред может быть даже отрицательной (до -10°С, -15° С), а температура воды, нагреваемой ТН, достигать 60–80°С. Мы привыкли к тому, что количество тепловой энергии, получаемой на выходе теплового генератора, всегда меньше энергии, отобранной у энергоносителя — газа, топлива, электричества. КПД котла — всегда меньше 100%. С помощью же ТН, для получения 1 кВт тепловой энергии можно затратить всего 0,25–0,4 кВт электроэнергии. Остальную энергию поставляет окружающая среда. Это кажется невероятным. Однако, с принципом работы ТН каждый из нас знаком давно. Это — обычный бытовой холодильник. Только холодильник извлекает тепло из продуктов, находящихся в камере и рассеивает его в окружающее пространство, а ТН извлекает тепло из окружающего пространства и передаёт его в теплообменник. ТН это — холодильник наоборот. В ТН и в холодильнике используются два хорошо известных свойства жидкости:

* при переходе жидкости из одного фазового состояния в другое, из жидкости в пар (кипение), или, наоборот, из пара в жидкость (конденсация), происходит поглощение или выделение теплоты. В термодинамике она называется теплотой фазового перехода;
* при уменьшении давления, жидкость начинает кипеть (испаряться) при более низкой температуре. В ТН и холодильниках используются специальные вещества — хладагенты, их называют фреонами или хладонами, которые кипят при температурах -20°С, -30°С. Хладагент является рабочим телом холодильной машины, циклические изменения агрегатного состояния которого, позволяют производить перенос теплоты от среды с низкой температурой, к среде с более высокой температурой. Среда с низкой температурой, называется источником низкопотенциального тепла. Это могут быть грунт, водоём или воздух.

Принцип работы теплового насоса

Тепловой насос, как и холодильник, состоит из четырёх основных функциональных элементов: испарителя, компрессора, конденсатора и дросселя, по которым циркулирует рабочее тело — фреон (Рис. 1).

К испарителю, тем или иным способом, подводится теплота от низкопотенциального источника тепла — грунта, воды, воздуха. В теплообменнике испарителя эта теплота передаётся рабочему телу — фреону, который находится под низким давлением, и при данной температуре закипает. Образовавшийся пар, втягивается в компрессор и сжимается. Температура пара при сжатии повышается до 90–100°С. Горячий фреон под давлением поступает в конденсатор — теплообменник, по внешнему контуру которого циркулируют вода или воздух, являющиеся теплоносителем для системы отопления. В конденсаторе пары фреона конденсируются на холодных поверхностях, передают свою теплоту теплоносителю внешнего контура, а сами, охлаждаясь, переходят в жидкую фазу. Далее, жидкий фреон проходит через дросселирующий вентиль, после которого его давление резко уменьшается, а температура становится ниже температуры источника низкопотенциального тепла. В завершение цикла, фреон снова попадает в испаритель, закипает, испаряется и т. д., и цикл автоматически повторяется. Так работают ТН парокомпрессионного типа, которые обычно используются в бытовых установках. Существуют также абсорбционные, эжекторные, термоэлектрические тепловые насосы.
Тепловой насос отбирает тепловую энергию у среды, температура которой может быть отрицательной, и закачивает её в теплоноситель потребителя, температуру которого может довести до 60–80°С. Характерно, что в ТН расходуется энергия, необходимая только для работы компрессора. Количество тепловой энергии, передаваемое от источника низкопотенциального тепла потребителю, может быть в несколько раз больше, чем затраты электроэнергии на привод компрессора. Главной характеристикой ТН является коэффициент преобразования тепла (φ). Он показывает отношение величины тепловой мощности, выдаваемой потребителю, к мощности, затраченной на работу компрессора. На 1 кВт затраченной электрической энергии, с помощью ТН можно получить от 2,5 до 4 кВт тепловой энергии.
Способы отбора низкопотенциального тепла


Важным компонентом ТН, является устройство, которое отбирает теплоту из среды. Так как источником низкопотенциального тепла могут быть разные среды — грунт, вода, воздух, то и способы отбора теплоты бывают разные.
1. Грунтовые зонды (Рис. 2). Тепло отбирается из одной или нескольких скважин глубиной 50–150 м.

Температура грунта на такой глубине всегда одинакова — около +10°С. Поэтому грунтовые зонды наиболее эффективны. Тепловая мощность глубоких зондов составляет от 30 до 100 Вт на погонный метр скважины. Глубина и количество скважин зависят от вида грунта и тепловой мощности, необходимой потребителю.
2. Грунтовые коллекторы (Рис. 3). Тепло отбирается из неглубокого слоя земли (1–2 м), с помощью горизонтально уложенных полиэтиленовых труб с незамерзающим теплоносителем. Способ укладки трубы может быть петлёй, змейкой, спиралью и т. п., и определяется свойством грунта и геометрией участка. Тепловая мощность грунтового коллектора, составляет 10–35 Вт на погонный метр трубы, стоимость ниже стоимости грунтовых зондов. Не обязательно укладывать контур ниже уровня промерзания грунта.
3. Водяные коллекторы (Рис. 4). Трубы укладываются на дно непромерзающего водоёма. Система более эффективна, чем грунтовый коллектор и не требует производства земляных работ, однако, условия для её реализации достаточно редки.


4. Воздушные контуры (Рис. 5). Всё большее распространение получают воздушные тепловые насосы, которые используют тепло наружного воздуха. Они эффективно работают до температуры воздуха -10°С и, даже ниже. Коэффициент преобразования тепла воздушных ТН 3–3,8, а максимальная температура воды в системе отопления достигает 55°С. При температуре воздуха ниже -10°С, эффективность воздушных ТН снижается и нужно подключать второй (резервный) котёл — дизельный или электрический. Для этой цели в конструкции некоторых моделей воздушных ТН предусмотрены встроенные ТЭНы.


В последние годы, воздушные ТН получили дополнительное развитие, используя тёплый воздух вытяжных вентиляционных систем жилого дома. Это дополнительное тепло направляется на увеличение эффективности ТН или на подогрев грунта вокруг грунтовых коллекторов.
Вложения
pic275.jpg
pic275.jpg (14.41 КБ) Просмотров: 13676
pic274.jpg
pic274.jpg (11.53 КБ) Просмотров: 13671
pic272.jpg
pic272.jpg (11.48 КБ) Просмотров: 13684
denisov
Пользователь
 
Сообщения: 1
Зарегистрирован: Вт сен 08, 2009 12:18 pm

Re: Тепловой насос

Сообщение Петр Васильевич » Чт сен 10, 2009 12:52 pm

А где такой можно приобрести и по какой цене?
Петр Васильевич
Пользователь
 
Сообщения: 46
Зарегистрирован: Пт апр 10, 2009 11:42 am

Re: Тепловой насос

Сообщение Angelina » Ср сен 30, 2009 12:01 pm

Данные тепловые насосы, можно приорести у нас - мы являемся официальным представителем компании FNP Manufacturing, которая производит данные установки уже более 30 лет, стоимоть теплового насоса взборе (конечно зависит от требуемых параметров) от 120000 - 255000 руб. Если интересно по подробней - спрашивайте!
Angelina
Пользователь
 
Сообщения: 12
Зарегистрирован: Пн сен 28, 2009 2:01 pm

Re: Тепловой насос

Сообщение КолхозNizza » Пт июл 16, 2010 9:31 am

Один из простых и выгодных способов обеспечения объекта теплом и горячей водой – использование геотермальной энергии с помощью так называемых тепловых насосов. Тепловой насос - это устройство, которое реализует обратный термодинамический цикл, позволяющий переносить теплоту с низким потенциалом на более высокий температурный уровень за счет работы компрессора с электрическим приводом. Эффективность теплового насоса определяет коэффициент преобразования энергии (СОР).
Например, используя теплоту грунтовых вод температурой всего 10°С, тепловой насос способен обеспечить на выходе температуру теплоносителя 55-65°С! При этом потребитель получит тепловой энергии в 4 раза больше, чем было потрачено электрической – для работы компрессора (СОР = 4).

Геотермальный тепловой насос (Geothermal Heat Pump) - это название теплового насоса, использующего теплоту земли (температура почвы на глубине 1,5 – 2 м стабильна и составляет 5 - 10°С), теплоту грунтовых вод (температура 10 - 12°С), теплоту воды из открытых водоемов (минимальная температура +2°С), или теплоту воздуха (до -7°С). Тепловой насос буквально «выкачивает» из грунта, скальной породы, рек и озер солнечную энергию, накопленную за теплое время года, и может применяться практически в любой местности.

Преимущества использования тепловых насосов

* Существенное уменьшение затрат на отопление и горячую воду
* Комфорт и экологичность геотермальной энергии
* Независимость от повышения тарифов на стандартные виды отопления (Passive house)
* Продление срока службы вспомогательной отопительной системы
* Тепловой насос работает как источник тепла в холодное время года и как источник холода для системы кондиционирования - летом
* Вы избавляетесь от традиционного топливного хозяйства, создающего повышенную пожароопасность и лишние хлопоты.
КолхозNizza
Пользователь
 
Сообщения: 1013
Зарегистрирован: Пт мар 12, 2010 10:52 am

Re: Тепловой насос

Сообщение Пастух » Вт июл 27, 2010 12:24 pm

А есть люди, которые установили такой насос у себя на даче? Кто может рассказать как это все действует на практике.
Пастух
Пользователь
 
Сообщения: 2
Зарегистрирован: Чт июл 15, 2010 10:35 am

Re: Тепловой насос

Сообщение ГеоТерма » Чт янв 12, 2012 10:51 pm

Люди такие есть, их уже много.
ГеоТерма
Пользователь
 
Сообщения: 9
Зарегистрирован: Ср дек 21, 2011 10:29 am
Skype: aistizh

Тепловой насос

Сообщение Lindawark » Вс мар 06, 2016 1:58 pm

Я слышал о тепловых насосах в основе которых геотермальная энергия, то есть забирать тепло от земли и повышать температуру при помощи расширения и сужения теплоносителя, которое обеспечивает тепловой насос. Думаю что для отдельно взятого здания такая система себя не оправдает, по крайней мере у нас в стране. Стоимость установки себя не оправдает, проще платить за газ.
Lindawark
Пользователь
 
Сообщения: 2
Зарегистрирован: Пт мар 04, 2016 9:57 pm
Откуда: Россия
Skype: LindawarkJD


Вернуться в Энергия земли

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1